半导体制造设备及半导体制造方法与流程

本公开实施例是有关于一种半导体制造设备及半导体制造方法，特别是有关于一种包括嵌入有加热机构的加工腔室的半导体制造设备及半导体制造方法。

背景技术：

半导体集成电路(integratedcircuit；ic)产业经历了指数型的成长。集成电路材料与设计的技术进步产生了一代又一代的集成电路，且每一代都比前一代具有更小且更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，一般而言功能密度(即每一晶片区域互连装置的数量)会增加，而几何尺寸则会下降(即利用(加工)工艺可产生的最小元件或线)。一般而言，此尺寸缩小的工艺会提供增加生产效率与降低相关成本的优点。此尺寸缩小的工艺也会增加加工及制造集成电路的复杂度，且为了实现这些优势，集成电路加工与制造的设备也需要相似的发展。在一范例中，利用蚀刻系统以移除标靶(target)材料。在蚀刻工艺期间，会产生一种或多种副产物及残留物，并会在加工时污染半导体晶圆。之后需更进一步移除副产物，以确保加工晶圆的品质。然而，现有的蚀刻系统实施低效率的方法来移除副产物。现有的方法并不具效率，且无法有效地移除副产物，导致制造产率低并降低蚀刻效能。因此，需要提供一种集成电路制造系统及利用此系统的方法，以解决上述缺点。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种半导体制造设备，其包括：加工腔室、基板平台、反射镜以及加热机构。加工腔室用于进行蚀刻。基板平台被整合于前述加工腔室中，并配置以固定半导体晶圆。反射镜配置于前述加工腔室内，且前述反射镜将来自加热机构的热能朝前述半导体晶圆反射。前述加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作前述加热机构以执行烘烤工艺，来移除在前述蚀刻期间产生的副产物，其中前述加热机构被整合于前述反射镜与前述加工腔室的气体分配板之间。

本公开实施例提供一种半导体制造设备，其包括：加工腔室、基板平台、加热机构、反射镜以及气体分配板。加工腔室被用于执行蚀刻工艺以移除介电材料。基板平台被整合于前述加工腔室中，且配置以固定半导体晶圆。加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作前述加热机构以执行烘烤工艺，来移除在前述蚀刻工艺期间产生的副产物，其中前述加热机构包括红外灯及微波源的其中一者。反射镜被整合于前述加工腔室内，用于将来自前述加热机构的热能朝前述半导体晶圆反射。气体分配板被整合于前述加工腔室内，用于将化学气体输送至前述半导体晶圆以进行蚀刻工艺，其中前述加热机构被整合于前述反射镜与前述气体分配板之间。

本公开实施例提供一种半导体制造方法，其包括：提供加工腔室，前述加工腔室包括基板平台以及加热机构。基板平台被整合于前述加工腔室中，且配置以固定半导体晶圆。加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作以执行烘烤工艺，其中前述加热机构包括红外灯与微波源的其中一者，且前述加热机构被整合于反射镜与气体分配板之间。在前述加工腔室中对半导体晶圆执行蚀刻工艺，以移除氧化硅。在前述加工腔室中利用前述加热机构对半导体晶圆执行烘烤工艺，以移除副产物。

附图说明

图1绘示根据一些实施例的用于制造集成电路的半导体加工系统的示意图。

图2绘示根据一些实施例的图1中的系统的加工腔室的示意图。

图3绘示根据一些实施例的图1中的系统的加工腔室的示意图。

图4a、图4b、图4c及图4d绘示根据一些实施例的图3的加工腔室的俯视示意图。

图5绘示根据一些实施例的图1中的系统的加工腔室的示意图。

图6绘示根据一些实施例的图5的加工腔室的俯视示意图。

图7绘示根据一些实施例的利用图1中的系统的半导体加工方法的流程图。

图8绘示根据一些实施例的图1的半导体加工系统的加热机构的热特性的图表。

图9和图10绘示根据一些实施例的由图7的方法制造的半导体结构的剖面图。

附图标记列表

100～半导体加工系统(系统)；

102～化学移除腔室(蚀刻腔室)；

104～烘烤腔室；

106～转移模块；

108～真空环境；

110～装载锁定模块；

202～腔室壁；

204～封闭空间；

206～基板平台；

208～工件(晶圆)；

210～冷却机构；

212～泵模块(排气模块)；

214～气体分配板；

216～路径；

218～化学输送单元；

220a、220b、220c、220d～化学供应源；

222～阀；

223～切换阀；

224、224’、224”～加热机构；

226～热控制器(控制器)；

302～反射镜；

304～硅盖板；

306～泵线；

308～阀；

310～泵；

402～外表面；

404～内表面；

406～圆周脊；

502～反射镜；

700～方法；

702、704、706、708～操作；

800～图表；

900～半导体结构；

902～半导体基板(基板)；

904～浅沟槽隔离特征；

906～鳍式主动区(鳍式结构)；

h1、h2、h3、h4～高度；

l1、l2、l3～长度；

l4～第一长度(长度)；

l5～第二长度(长度)；

w1、w2、w3、w4～宽度。

具体实施方式

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下的公开内容叙述各个元件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。另外，以下的说明书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或附图标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。此外，在以下叙述中，一第一特征形成于一第二特征之上或上方可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。

图1绘示根据一些实施例的用于制造集成电路(ic)的半导体加工系统100的示意图。请参照图1及其他附图，系统100及利用前述系统100的方法将一并说明如下。

系统100被设计为用于制造集成电路，例如对一个或多个工件(例如半导体晶圆)进行气体化学蚀刻及清洁。系统100为具有多个整合在一起的加工腔室的群集(cluster)工具，以进行高产量的平行加工。举例而言，系统100可包括4、6或8个加工腔室。在一些实施例中，此系统可包括具有不同功能的腔室，例如化学移除腔室(chemicalremovalchamber；crc)102及烘烤腔室104。在一些实施例中，系统可包括4个化学移除腔室102以及2个烘烤腔室104。在其他一些实施例中，由于每一个化学移除腔室被与加热(或烘烤)机构整合，以执行更有效率且更有效的原位(in-situ)烘烤，系统100包括6个化学移除腔室102，并删去烘烤腔室。因此，系统100具有提升效率以及更进一步增加产量的作用。

系统100也包括转移模块106，其被设计以在各种加工腔室之间转移一个或多个工件。在一些实施例中，转移模块106为利用真空机构以固定一个或多个工件以及利用机器人转移一个或多个工件的真空转移模块。

为了达到更佳的加工品质与制造效率，系统100具有多个可被设计并封闭于真空环境108中的腔室。通过界面(例如一个或多个装载锁定模块(loadlockmodule)110)将工件转移至系统100中，并转移出系统100。

图2绘示根据一些实施例的用于制造集成电路(ic)的半导体加工腔室(或化学移除腔室)102的示意图。如上所述，化学移除腔室102被设计以对工件执行集成电路加工。在本实施例中，化学移除腔室102被设计以执行蚀刻及/或清洁，并更进一步对工件执行原位烘烤。特别的是，为了加工效率及品质，化学移除腔室102包括嵌入式烘烤机构，藉以在同一加工腔室中将蚀刻与烘烤功能整合。在本实施例中，化学移除功能包括气体化学蚀刻(及清洁)，例如对氧化硅的气体化学蚀刻。

化学移除腔室102包括整合在一起的各种腔室壁202，使得封闭空间204与环境隔离，并可维持在适合的状态(例如真空或低压状态)。举例而言，多个腔室壁202是由适合的金属或金属合金制成(例如铝)。化学移除腔室102也包括基板平台206以固定一个或多个工件208(例如硅晶圆)。在一些范例中，基板平台206被设计以固定2、4或6个晶圆。基板平台206被设计为具有用以降低一个或多个工件208的温度的机构。在本实施例中，基板平台206被设计为具有冷却机构210来输送并分配冷却剂至一个或多个工件208，使得一个或多个工件208可冷却下来。冷却剂被控制在适当的温度，并由冷却机构210以一模式循环，以有效且均匀地冷却一个或多个工件208。

化学移除腔室102也包括泵模块212，其可操作以将封闭空间204维持在真空状态或低压。在各种范例中，泵模块212可包括一个或多个泵，且可利用多种泵技术，例如正位移泵、动量转移泵、再生式泵或滞留泵。可根据各工作范围以串联的方式配置各种泵。

化学移除腔室102包括整合于腔室中的气体分配板214，气体分配板214被设计以分配一种或多种化学品来分别进行适当的蚀刻、清洁与烘烤。气体分配板214包括多个路径216，设计以均匀地分配化学品至一个或多个工件208。化学移除腔室102更包括一个或多个化学输送单元218，其耦接至气体分配板214以通过气体分配板214将各化学品输送至腔室。化学输送单元218连接至化学供应源(例如：220a、220b、220c及220d，统称为220)以提供化学品，并通过阀222控制对应化学品的化学流量。化学输送单元218可更包括切换阀223，可操作切换阀223以在不同的化学供应源(例如：在220a与220c之间、或在220b与220d之间)之间切换。可切换第一与第二化学输送单元218的至少其中一者，以输送氢气、氩气与氮气的其中一者。在各种范例中，前述化学品为蚀刻气体或承载气体(carrygas)，例如：氮气、氩气或其他适合的气体。在本实施例中，化学移除腔室102包括两个整合至化学移除腔室102中的化学输送单元218。在一些实施例中，化学供应源220a、220b、220c及220d分别为氟化氢(hf)、氨气(nh3)、氩气(ar)及氮气(n2)的来源。在进一步的实施例中，第一化学输送单元218被配置以输送氟化氢或氩气，而第二化学输送单元218则是配置以输送氨气或氮气。在本实施例中，在化学移除腔室102是用来蚀刻氧化硅的情况下，对应的蚀刻剂包括氟化氢与氨气，其分别由两个化学输送单元218输送至化学移除腔室。在烘烤工艺期间，两个化学输送单元218也可用来输送氩气、氮气或前述两者，以移除在蚀刻氧化硅的蚀刻工艺期间所产生的副产物，以下将配合方法700进行说明。在一些实施例中，可配置并连接多个化学输送单元218，以输送氢气(h2)来移除副产物。在其他实施例中，化学移除腔室102可包括第三化学输送单元218，其被配置并连接以输送氢气来移除副产物。

化学移除腔室102更包括嵌入于腔室中的加热机构224，以对固定于腔室内的基板平台206上的一个或多个工件208执行原位烘烤工艺。加热机构224被设计以有效地加热工件208，通过快速地升温与降温以提高加工的产量。在一些实施例中，加热机构224包括红外(infrared；ir)灯。红外灯的优势在于其加热效率及冷却能力。如根据一些实验所绘示的图8的图表800所示，红外灯可达到260℃，并可在40秒内降回室温。由于副产物氟硅酸铵((nh4)2sif6)在1大气压下的分解温度大于100℃，红外灯能够通过热对流(例如：氮气、氩气或氢气)与热辐射来移除副产物。在一些范例中，在水的红外光吸收峰值为3微米(μm)的情况下，红外灯具有以3μm为中心的光谱。

在一些实施例中，加热机构224包括微波源。微波源被设计为具有加强吸收微波及移除副产物的光谱。举例而言，可在吸收波长介于2800nm至3200nm的范围内的微波之后，通过水分子震动移除副产物。在一些实施例中，加热机构224包括红外灯以及微波源以一并加热且移除副产物。

在一些实施例中，加热机构224包括闪光灯单元，其具有最终短时间(毫秒等级)退火的特征，并具有波长200nm至800nm的连续光谱(紫外光至可见光波长)。

加热机构224被配置以有效率且均匀地加热一个或多个工件208。举例而言，加热机构224包括一个或多个元件，其配置以使得加热能量实质上直达一个或多个工件208，并以均匀的热能密度或均匀的温度分布分配至一个或多个工件208。在各种实施例中，加热机构224可具有适当的几何形状、尺寸及位置，以达到想要的热效果。此外，加热机构224可具有多个配置以改善热效果的元件，且还可包括补充元件(例如反射器)以改善热效率。

化学移除腔室102还可包括与加热机构224整合的热控制器226，以控制加热功能，使得在烘烤工艺时具有适当的加热曲线(例如加热功率及晶圆温度的上升与下降)。在进一步的实施例中，热控制器226还进一步与冷却机构210耦接，以共同控制加热机构224及冷却机构210来有效地控制晶圆温度，进而有效率地移除副产物，并提升产量。化学移除腔室102还可包括整合在一起的元件、模块及部分，以进行集成电路制造的功能，例如气体化学蚀刻及清洁。

图3绘示根据一些实施例的化学移除腔室102的部分示意图。图4a绘示根据一些实施例的化学移除腔室102的俯视部分示意图。特别的是，化学移除腔室102包括加热机构224’以及反射镜302，加热机构224’配置于腔室的上边缘上，而反射镜302则是配置于腔室的侧壁上，以将来自加热机构224’的热能反射至位于基板平台206上的一个或多个工件208。

可以配合腔室的侧壁的尺寸来制造反射镜302，并将其塑形以环绕基板平台206，例如取决于腔室的形状而塑形为圆柱形表面或矩形表面。反射镜302具有高度h1、宽度w1及长度l1。在一些范例中，高度h1介于80mm至130mm之间的范围内；宽度w1介于10mm至15mm之间的范围内；而长度l1介于300mm至400mm之间的范围内。反射镜302是由适合的材料制成(例如铝)。在一些实施例中，反射镜302与腔室壁202整合，并作为腔室壁的一部分。在其他一些范例中，反射镜302被设计为具有能够更有效地将来自加热机构224的热能朝一个或多个工件208重新引导的表面图案。

在一些实施例中，加热机构224’包括矩形的加热单元(例如红外灯或微波源)。或者，加热机构224’包括两个或以上的加热单元，其配置以提供均匀的热能至一个或多个工件208。在一些范例中，加热单元为矩形，并具有高度h2、宽度w2及长度l2的尺寸。在一些实施例中，高度h2介于20mm至40mm之间的范围内。宽度w2介于10mm至15mm之间的范围内。长度l2介于300mm至400mm之间的范围内。在加热机构224’包括红外灯的实施例中，红外灯的发射光具有介于2800nm至3200nm之间的范围内的发射波长，或红外灯的发射光实质上(例如90％以上)介于2800nm至3200nm之间的波长范围内。

红外灯可配置成阵列，并使用灯丝材料(filamentmaterial)，例如：钨、碳、或铁、铬和铝的合金。红外灯可使用陶瓷红外辐射加热器。红外灯可使用其上涂布有金的石英管。红外灯可由富含硅或碳的材料(例如石英)的透明窗进行封装，使得红外发射光可通过并传送至一个或多个工件208。红外灯还可进一步利用陶瓷涂层(例如氧化铝(al2o3))以抵抗氟化氢的腐蚀。

在本实施例中，加热机构224’被整合于气体分配板214及反射镜302之间，以将来自加热机构224’的热能有效地朝一个或多个工件208反射，且还进一步朝向从气体分配板214输送至一个或多个工件208的蚀刻化学气体反射。加热机构224’被设计以在其表面上产生不均匀的热能，使得导向(directed)基板平台206的热能均匀地分配于一个或多个工件208上。举例而言，加热机构224’被设计以具有从中心至边缘为不同等级的(grading)热功率密度，且中心的热功率密度是最高的。

加热机构224’及反射镜302可以不同的方式配置。在一些实施例中，两个工件208被固定于单一基板平台206上，以进行对应的热处理。此外，加热机构224’包括两个加热单元，其配置于基板平台206的长边，如图4b所示。反射镜302亦配置于基板平台206的长边。根据一些范例，反射镜的对应长度l1以及加热单元的长度l2的尺寸介于600mm至800mm之间的范围内。

在一些范例中，根据一些实施例，加热机构224’被设计以在一个或多个工件208周围弯曲，如图4c中的局部俯视示意图所示。可改变曲率以最佳化(优化)一个或多个工件208上的热能分配。

为了相似的原因，反射镜302被设计以具有不同的几何形状与图案，以将热能朝一个或多个工件208均匀地反射。在一些范例中，反射镜302包括两个反射镜单元，其设计以在一个或多个工件208周围弯曲，如图4c所示。

在其他一些实施例中，反射镜302为沿高度具有不同半径的圆柱形、或具有不同半长轴与半短轴(semi-majorandsemi-minoraxes)的椭圆形。在一些实施例中，反射镜302具有设计以将热能朝一个或多个工件均匀地反射的纹理图案，如图4d中的示意图所示。反射镜302包括外表面402及内表面404(绘示为图4d中的虚线)。

反射镜302的内表面404具有纹理图案，其设计以将反射的热能直接朝一个或多个工件208均匀地导引。在这些或其他方法中，于内表面404上具有纹理图案的反射镜302可对反射能量落在工件208上的位置提供更佳的控制。为了达到此目的，纹理图案可包括一个或多个圆周脊(circumferentialridges)406，其对齐于圆柱体(或椭圆体)的圆周，并于内表面404内延伸任何适合的深度。为了清楚起见而放大圆周脊406，且在各种示范性实施例中，圆周脊406的波峰至波谷高度介于约1mm至约5mm之间。可选择特定的高度以控制一个或多个工件208上接收反射热能的位置。

可通过任何适合的一个或多个工艺来形成圆周脊406。在一些范例中，圆周脊406是由机械方法来形成，例如：可在研磨之后进行切割或成形(例如：弯曲、翻折、拉伸等)。在一些范例中，圆周脊406是由化学方法来形成，例如：化学蚀刻，其可以研磨工艺的一部分来执行。在另外的范例中，可通过机械与化学方法两者的组合来形成圆周脊406。

虽然在图4d的实施例中，圆周脊406具有一致的波峰至波谷高度以及波谷至波谷的宽度，但在其他实施例中，圆周脊406可沿纹理区域而有所变化。通过使圆周脊406变化，可调控圆周脊406的表面角度，以控制圆周脊406所反射能量落在一个或多个工件208上的位置。

在一些实施例中，圆周脊406的波峰至波谷高度可沿纹理区域有所变化。举例而言，接近反射镜302顶部的圆周脊406相较于接近反射镜302底部的圆周脊406具有较大的波峰至波谷高度。这仅是示范性的，而在其他实施例中，相反的情况也成立(即接近反射镜302底部的圆周脊406相较于接近反射镜302顶部的圆周脊406具有较大的波峰至波谷高度)。

请再参照图3，化学移除腔室102还可包括硅盖板304，其配置于基板平台206上以加速晶圆的冷却效果。基板平台206是由适合的材料制成(例如铝)。在蚀刻及清洁工艺期间，基板平台206维持在适当的温度，例如45℃以下的温度。在本实施例中，气体分配板214是由铝或其他适合的材料制成。为了蚀刻及清洁的效率，气体分配板214与基板平台206之间的垂直间隙维持在适当的尺寸，例如介于50mm至100mm的范围内。

化学移除腔室102可包括整合至腔室的泵机构。泵机构还包括泵线306、阀308以及泵310。泵线306耦接至腔室壁202，阀308用于控制腔室压力。泵310例如为干式泵。将前述三者整合在一起，以排出气体并控制腔室的压力。

图5绘示根据一些实施例的化学移除腔室102的部分示意图。图5中的化学移除腔室102相似于图3中的化学移除腔室102，但加热机构及反射镜被以不同方式设计与配置。特别的是，化学移除腔室102包括加热机构224”，其配置于腔室的侧壁202上，而反射镜502则配制于腔室的上边缘上，以将来自加热机构224”的热能反射至位于基板平台206上的一个或多个工件208。

可以符合腔室的尺寸制造反射镜502，并取决于腔室的形状来对反射镜502塑形(例如圆柱形表面或矩形表面)以环绕基板平台206。反射镜502具有高度h3、宽度w3及长度l3。在一些范例中，高度h3介于20mm至40mm之间的范围内；宽度w3介于25mm至30mm之间的范围内、而长度l3介于300mm至400mm之间的范围内。反射镜502是由适合的材料制成(例如铝)。在一些实施例中，反射镜502与腔室壁202整合，并作为腔室壁的一部分。在其他一些范例中，反射镜502被设计为具有能够更有效地将来自加热机构224”的热能朝一个或多个工件208重新引导的表面图案。

加热机构224”(例如红外灯或微波源)配置于腔室的侧壁上，并环绕位在基板平台206上的一个或多个工件208。在一些实施例中，加热机构224”被设计为环形，如图6中更进一步所示的加热机构224”与位于基板平台上的一个或多个工件208的俯视示意图。在进一步的实施例中，加热机构224”包括4个片段以符合腔室的几何形状。在一些范例中，加热机构224”具有高度h4、宽度w4、第一长度l4(长片段)与第二长度l5(短片段)。在一些实施例中，高度h4介于50mm至90mm之间的范围内；宽度w4介于20mm至40mm之间的范围内；长度l4介于700mm至800mm之间的范围内；而长度l5介于350mm至400mm之间的范围内。

在其他一些实施例中，可设计并以不同的方式配置加热机构，以使预定的加工达到加强的效能。举例而言，加热机构包括红外灯以及微波源。加热机构包括多个配置于各处的元件，以使热能均匀地分配至位于基板平台206上的一个或多个工件208。

图7绘示根据一些实施例的制造一个或多个工件208的方法700的流程图。方法700实施于图1的半导体加工系统100中，特别是系统100的化学移除腔室102中。方法700参照图7及其他图式来进行说明。

方法700包括操作702，提供半导体加工系统100并例如通过真空转移模块106将一个或多个工件208转移至化学移除腔室102。在本实施例中，基板平台206被设计为固持(hold)两个晶圆，因此，两个晶圆208被依序或同时转移至化学移除腔室102中。此操作的下列说明仅聚焦于一个工件上，但要了解的是，可取决于基板平台206的容量来加工两个或以上的工件。

方法700继续进行至操作704，以对一个或多个工件208执行蚀刻工艺，在本实施例中例如为移除氧化硅。在一范例中，可在晶圆上形成浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation；sti)特征，接着使浅沟槽隔离特征凹陷，以形成鳍式(fin)主动区域。在进一步的范例中，浅沟槽隔离特征包括氧化硅，而前述使浅沟槽隔离特征凹陷为蚀刻氧化硅。

在操作704期间，关闭加热机构224并应用冷却机构210以将位于基板平台206上的多个晶圆208冷却至较低的温度，例如低于45℃。在本实施例中，分别开启化学输送单元218以输送气体化学品，例如氟化氢(hf)与氨气(nh3)。气体化学品氟化氢与氨气通过气体分配板214被导引至晶圆，并与晶圆208的氧化硅反应，藉此移除氧化硅。此化学反应以方程式表示如下：sio2+4hf+nh3→sif4+2h2o+nh3。前述反应的产物会更进一步进行反应，其以方程式表示如下：sif4+2hf+2nh3→(nh4)2sif6。在这些反应中，作为反应副产物的(nh4)2sif6会余留在晶圆上成为残留物，并需要进行移除。其他的反应产物则通过排气模块212(例如泵线306、阀308及泵310)排出。

方法700继续进行至操作706，以在同一个化学移除腔室102中对一个或多个工件208执行烘烤工艺，藉此移除副产物(在此情况下例如为(nh4)2sif6)。在操作706期间，关闭冷却机构210并启动加热机构224，且应用加热机构224以烘烤位于基板平台206上的多个晶圆208至较高的温度，例如100℃以上，因为在100℃以上的温度下，副产物(nh4)2sif6会被分解并移除。由于加热机构224的加热能力，加热机构224可达到260℃或以上的烘烤温度，因此副产物的清除更有效率。在本实施例中，开启化学输送单元218以输送气体，例如：氩气、氮气或氢气。化学反应以方程式表示如下：(nh4)2sif6→sif4+2nh3+2hf。反应的产物会通过排气机构212或306从腔室引导出去。

由于移除氧化硅的蚀刻以及副产物的移除是在同一个化学移除腔室102中执行，两个操作704及706可以多个循环重复，以蚀刻氧化硅并及时移除副产物，直到蚀刻工艺完成为止。由于是在同一腔室中执行两个操作，故不用将一个或多个工件208在不同腔室之间转移因而更有效率。此外，嵌入于蚀刻腔室102中的加热机构224(例如红外灯或微波源)具有快速升高温度的能力，并可达到260℃或以上的烘烤温度，而能更有效率地移除副产物并更进一步地增加产量。如此一来，系统100可删去烘烤腔室104，并全部配备为化学移除腔室102，以更进一步地增加产量。

在各种实施例期间，控制器226与加热机构224、冷却机构210或前述两者耦接，以分别在操作704中的蚀刻工艺与操作706中的烘烤工艺期间对一个或多个工件208提供适当的热曲线。举例而言，控制器226可一并控制加热机构224与冷却机构210，并协调前述两者以分别在蚀刻工艺与烘烤工艺期间提供有效率的温度上升与下降。

由于系统100包括多个加工腔室，例如多个化学移除腔室102，此等化学移除腔室102可同时实施操作704与706，以分别对各工件208进行蚀刻及烘烤。在化学移除腔室102可执行蚀刻与烘烤的情况下，可从系统100删除烘烤腔室。因此，系统100可包括大量的化学移除腔室，以更进一步提高产量。

方法700可包括其他操作，例如操作708以在完成蚀刻氧化硅并移除副产物之后，将一个或多个工件208转移出系统。在本实施例中，以蚀刻氧化硅来说明半导体加工系统100。然而系统100并不限于此，且可使用具有相似特征的集成电路制造方式，使得加热机构224嵌入于加工腔室中以执行烘烤工艺。

根据一些实施例，方法700用以在工艺期间使浅沟槽隔离特征凹陷，以形成鳍式主动区域。此将以半导体结构900更进一步说明。图9和图10为半导体结构900于各种制造阶段的剖面图。如图9所示，半导体结构900包括半导体基板902，半导体基板902包括硅。在其他一些实施例中，基板902包括锗、硅锗或其他适当的半导体材料。基板902可替代性地由其他一些适合的元素半导体(例如：钻石或锗)、适合的化合物半导体(例如：碳化硅、砷化铟或磷化铟)或适合的合金半导体(例如：硅锗碳(silicongermaniumcarbide)、砷磷化镓(galliumarsenicphosphide)或铟磷化镓(galliumindiumphosphide))制成。

半导体基板902也包括各种掺杂区，例如：n型井区与p型井区。在一实施例中，半导体基板902包括磊晶(epitaxy，或称epi)半导体层。在另一实施例中，半导体基板902包括为了隔离而由适当技术(例如氧植入分离(separationbyimplantedoxygen；simox))形成的内埋介电材料层。在一些实施例中，基板902可以是绝缘体上半导体，例如：绝缘体上硅(silicononinsulator；soi)。

请再参照图9，在半导体基板902上形成浅沟槽隔离(sti)特征904。在一些实施例中，形成浅沟槽隔离特征904是通过蚀刻以形成沟槽，将介电材料填入沟槽，并研磨以移除超出的介电材料且平坦化顶面。通过软遮罩或硬遮罩的开口在半导体基板902上执行一个或多个蚀刻工艺，其中前述开口是由光刻图案化与蚀刻所形成。以下将根据一些实施例更进一步地说明浅沟槽隔离特征904的形成。

在本范例中，在半导体基板902上沉积硬遮罩，并通过光刻工艺图案化前述硬遮罩。硬遮罩层包括介电质，例如：半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物及/或半导体碳化物，且在示范性的实施例中，硬遮罩层包括氧化硅薄膜及氮化硅薄膜。可通过热生成(thermalgrowth)、原子层沉积(atomiclayerdeposition；ald)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition；cvd)、高密度等离子体化学气相沉积(highdensityplasmacvd；hdp-cvd)或其他适合的沉积工艺来形成硬遮罩。

可在硬遮罩层上形成光刻胶层(或光刻胶)，用以定义鳍式结构。示范性的光刻胶层包括感光材料，当感光材料显露于光(例如：紫外(ultraviolet；uv)光、深紫外(deepuv；duv)光或极紫外(extremeuv；euv)光)之下时，造成前述层产生性质的变化。显影工艺可利用此性质的变化来选择性地移除光刻胶层铺曝露出或未曝露出的部分。此形成图案化光刻胶层的过程也被称作光刻图案化。

在一实施例中，通过光刻工艺将光刻胶层图案化以留下设置于半导体结构900上的光刻胶材料的部分。在将光刻胶图案化之后，在半导体结构900上执行蚀刻工艺，以打开硬遮罩层，藉此将图案从光刻胶层转移至硬遮罩层。在将硬遮罩层图案化之后，可移除剩余的光刻胶层。示范性的光刻工艺包括旋转涂布光刻胶层、软烘烤前述光刻胶层、遮罩对准、曝光、曝光后烘烤、显影光刻胶层、清洗、干燥(例如硬烘烤)。或者，可以其他方法实施、补充或取代光刻工艺，例如：无遮罩光刻、电子束写入及离子束写入。将硬遮罩层图案化的蚀刻工艺可包括湿式蚀刻、干式蚀刻或前述的组合。蚀刻工艺可包括多个蚀刻步骤。举例而言，可通过稀释的氟化氢溶液蚀刻硬遮罩层中的氧化硅薄膜，且可通过磷酸溶液蚀刻硬遮罩层中的氮化硅薄膜。

接着，进行蚀刻工艺以蚀刻基板902未被图案化硬遮罩层所覆盖的部分，因而在基板902中形成沟槽。在蚀刻工艺期间图案化的硬遮罩层被作为蚀刻遮罩，以将基板902图案化。蚀刻工艺可包括任何适合的蚀刻技术，例如：干式蚀刻、湿式蚀刻及/或其他蚀刻方法(例如反应离子蚀刻(reactiveionetching；rie))。在一些实施例中，蚀刻工艺包括多个具有不同蚀刻化学反应的蚀刻步骤，设计以蚀刻基板来形成沟槽，前述沟槽具有特定的沟槽轮廓，以改善装置性能与图案密度。在一些范例中，可通过利用以氟为基础的蚀刻剂的干式蚀刻来蚀刻基板的半导体材料。特别的是，控制对基板进行的蚀刻工艺，使得基板902被部分地蚀刻。可通过控制蚀刻时间或控制其他蚀刻参数来达到上述作用。

在沟槽中填入一种或多种介电材料以形成浅沟槽隔离特征904。适合填入的介电材料包括半导体氧化物、半导体氮化物、半导体氮氧化物、氟化石英玻璃(fluorinatedsilicaglass；fsg)、低介电常数(low-k)介电材料及/或前述的组合。在各种示范性实施例中，利用高密度等离子体化学气相沉积工艺、次大气压化学气相沉积(sub-atmosphericcvd；sacvd)工艺、高纵深比填沟工艺(high-aspectratioprocess；harp)、流动式化学气相沉积(flowablecvd；fcvd)及/或旋转工艺来沉积介电材料。

在沉积介电材料之后，可进行化学机械研磨/平坦化(chemicalmechanicalpolishing/planarization；cmp)工艺以移除超出的介电材料，并将半导体结构的顶面平坦化。化学机械研磨/平坦化工艺可利用硬遮罩层作为研磨停止层，以防止研磨基板902的半导体材料。在此情况下，化学机械研磨/平坦化工艺完全移除硬遮罩。可替代性地通过蚀刻工艺移除硬遮罩。虽然在另外的实施例中，在化学机械研磨/平坦化工艺之后，会留下硬遮罩层的一些部分。

请参照图10，对浅沟槽隔离特征进行凹陷工艺(recessingprocess)，以选择性地使浅沟槽隔离特征904凹陷，藉此形成具有多个鳍式主动区域的鳍式结构906。在此操作中，浅沟槽隔离特征904凹陷以使得鳍式主动区906凸出(extruded)于浅沟槽隔离特征904上方。凹陷工艺应用方法700，特别是操作704及706。在一些实施例中，如上所述，操作704及706以多个循环的方式实施。

在形成鳍式主动区906之后，可进行其他操作。举例而言，在鳍式主动区域上以一配置形成闸极堆迭、源极与汲极并互相连接，以形成具有多个场效电晶体的集成电路。

本公开提供集成电路制造系统以及利用此系统的方法。前述系统包括一个或多个化学移除腔室，其具有嵌入式的加热机构，例如：红外灯或微波。通过利用所公开的集成电路制造系统，在同一腔室中执行蚀刻工艺(例如气体化学品以蚀刻氧化硅)并移除副产物是更有效率的，且增加制造产量。

本公开实施例提供相较于现有技术的优势，但要了解的是，其他实施例可能提供不同的优势，而所有的优势未必都于本公开中说明，且没有特定的优势是所有实施例都必需的。各种优势可呈现在一些实施例中。举例而言，由于移除氧化硅的蚀刻及移除副产物是在同一个化学移除腔室102中执行，两个操作704及706可以多个循环重复，以蚀刻氧化硅并及时移除副产物，直到蚀刻工艺完成为止。在其他实施例中，操作704及706同时实施，以通过蚀刻剂(包括氟化氢及氨气)蚀刻氧化硅，并通过与气体(例如氢气、氮气、氩气或前述的组合)一起进行烘烤来移除副产物。

由于两个操作是在同一个腔室中执行，而不需将一个或多个工件208在不同的腔室之间转移，故此方法是更有效率的。另外，嵌入于蚀刻腔室102中的加热机构224(例如红外灯或微波源)具有快速提高温度的能力，并可达到260℃或以上的烘烤温度，使得副产物的移除更有效率，并更进一步地提升产量。如此一来，系统100可删去烘烤腔室104，并全部配备化学移除腔室102以更进一步地提升产量。

因此，本公开提供根据一些实施例的半导体制造设备。该半导体制造设备包括：加工腔室、基板平台、反射镜以及加热机构。加工腔室被用于进行蚀刻。基板平台被整合于前述加工腔室中，并配置以固定半导体晶圆。反射镜配置于前述加工腔室内，用于将来自加热机构的热能朝前述半导体晶圆反射。前述加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作前述加热机构以执行烘烤工艺，来移除在前述蚀刻期间产生的副产物，其中前述加热机构被整合于前述反射镜与前述加工腔室的气体分配板之间。在一些实施例中，加热机构包括红外灯、微波源以及闪光灯单元的其中一者。在一些实施例中，加热机构具有在前述基板平台周围的弯曲形状。在一些实施例中，前述加热机构以环状配置于加工腔室的多个侧壁上，且前述反射镜配置于前述加工腔室的多个上边缘上。在一些实施例中，前述加热机构配置于加工腔室的多个上边缘上，且前述反射镜以环状配置于前述加工腔室的多个侧壁上。在一些实施例中，前述加工腔室还包括：第一化学品输送单元以及第二化学品输送单元，第一化学品输送单元被配置并可操作以输送氟化氢。第二化学品输送单元被配置并可操作以输送氨气，其中前述加工腔室可操作以蚀刻氧化硅。在一些实施例中，前述反射镜包括一圆柱体，前述圆柱体包括具有纹理图案的内表面，前述纹理图案具有与前述圆柱体的圆周对齐的多个圆周脊。

本公开提供根据一些实施例的半导体制造设备。该半导体制造设备包括：加工腔室、基板平台、加热机构、反射镜以及气体分配板。加工腔室被用于执行蚀刻工艺以移除介电材料。基板平台被整合于前述加工腔室中，且配置以固定半导体晶圆。加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作前述加热机构以执行烘烤工艺，来移除在前述蚀刻工艺期间产生的副产物，其中前述加热机构包括红外灯及微波源的其中一者。反射镜被整合于前述加工腔室内，用于将来自前述加热机构的热能朝前述半导体晶圆反射。气体分配板被整合于前述加工腔室内，用于将化学气体输送至前述半导体晶圆以进行蚀刻工艺，其中前述加热机构被整合于前述反射镜与前述气体分配板之间。在一些实施例中，红外灯具有介于2800nm至3200nm的范围内的发射波长。在一些实施例中，前述加热机构具有弯曲形状以围绕前述基板平台，且前述反射镜包括具有纹理图案的内表面。在一些实施例中，加热机构以环状配置于加工腔室的多个侧壁上，且前述反射镜配置于前述加工腔室的多个上边缘上。在一些实施例中，加热机构配置于加工腔室的多个上边缘上，且前述反射镜以环状配置于前述加工腔室的多个侧壁上。在一些实施例中，前述半导体制造设备还包括：第一化学品输送单元以及第二化学品输送单元。第一化学品输送单元被与前述气体分配板整合在一起，并可操作以输送氟化氢。第二化学品输送单元被与前述气体分配板整合在一起，并可操作以输送氨气。在一些实施例中，前述第一化学品输送单元及前述第二化学品输送单元的至少其中一者可切换以输送氢气、氩气及氮气的其中一者。在一些实施例中，前述半导体制造设备还包括控制器，与加热机构耦接，其中前述控制器在烘烤工艺期间可操作以控制前述加热机构。在一些实施例中，前述半导体制造设备还包括冷却机构，其与基板平台整合在一起，其中前述冷却机构可操作以通过冷却剂冷却半导体晶圆。在一些实施例中，控制器还进一步与冷却机构耦接，其中前述控制器在蚀刻工艺与烘烤工艺期间可操作以控制加热机构与冷却机构。在一些实施例中，前述半导体制造设备还包括多个加工腔室，其中前述加工腔室的每一个均具有嵌入式加热机构，且可操作以进行蚀刻来移除氧化硅，并进行烘烤来移除副产物。

本公开提供根据一些实施例的半导体的制造方法。该半导体制造方法包括：提供加工腔室，前述加工腔室包括：基板平台以及加热机构。基板平台被整合于前述加工腔室中，且配置以固定半导体晶圆。加热机构嵌入于前述加工腔室中，且可操作以执行烘烤工艺，其中前述加热机构包括红外灯与微波源的其中一者，且前述加热机构被整合于反射镜与气体分配板之间。在前述加工腔室中对半导体晶圆执行蚀刻工艺，以移除氧化硅。在前述加工腔室中利用前述加热机构对半导体晶圆执行烘烤工艺，以移除副产物。在一些实施例中，在加工腔室中对半导体晶圆执行蚀刻工艺包括将氟化氢及氨气输送至前述半导体晶圆，以及在加工腔室中利用加热机构对半导体晶圆执行烘烤工艺包括将氢气、氩气及氮气的其中一者输送至前述半导体晶圆。

以上概述了许多实施例的部件，使本公开所属技术领域中的一般技术人员可以更加理解本公开实施例的各实施例。本公开所属技术领域中的一般技术人员应可理解的是，可轻易地以本公开实施例为基础来设计或改变其他工艺及结构，以实现与在此介绍的实施例相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本公开所属技术领域中的一般技术人员也应了解，这些等同的结构并未背离本公开的精神与范围。在不背离本公开的精神与范围的前提下，可对本公开实施例进行各种改变、置换及变动。