[发明专利]一种制作矽氧层的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种于一半导体晶片上制作一矽氧层的方法，用来减少氯化氢(HCl)之生成，以避免进行高温氧化(HTO)制程之机台受到酸气侵蚀。

背景技术

在半导体制程中，由于二氧化矽具有适当的介电常数并与矽表面具有良好的结合能力，因此其应用十分广泛，一般用来作为栅极氧化膜(gateoxide)、区域隔离氧化层(local oxidation of silicon，LOCOS)或场氧化层(field oxide)、层间介电层(interlayer dielectric)以及垫氧化层(pad oxide)等等。而随着半导体元件以及制程的微小化，对二氧化矽薄膜的品质要求也更为严格。

目前较常用来于半导体晶片表面上形成二氧化矽薄膜的方法主要有三种：(1)化学气相沉积法，(2)高温氧化法(high temperature oxidation，HTO)，以及(3)旋转涂布法。其中又以高温氧化法所生成之二氧化矽薄膜的电性以及物性最佳。而习知的热氧化法依反应炉以及升温模式的不同又可区分为快速热氧化法(rapid thermal oxidation，RTO)以及炉管氧化法(furnace oxidation)，此处系针对炉管氧化法进行讨论。业界习知以炉管氧化法生成二氧化矽薄膜之技术，系使用反应摩尔(mole)数比约为1∶2，流速比小于1∶2之二氯矽烷(dichlorosilane，DCS，SiH₂Cl₂)以及氧化亚氮(nitrous oxide，N₂O)作为反应气体，在定温定压定体积的条件下，进行一HTO制程，其主反应式如下：

                 (1)

在实际操作中，二氯矽烷以及氧化亚氮的流速，通常分别设定为165标准立方公分/分钟(standard cubic centimeter per minute，sccm)以及300sccm，并使用氮气平衡炉管内的压力，使之为0.45托耳(Torr)。

然而，当二氯矽烷受热时，亦将产生一副反应，生成氯化氢(HCl)，其反应式如下：

                          (2)

由于在定温定压下，气体摩尔数与体积呈正比，因此习知技术在主、副反应所产生之副产物氯化氢的总量为315sccm。

此外，由于在主、副反应中皆会生成的氯化氢具有高腐蚀性，易造成对HTO制程之机台的锈蚀与伤害；且随着产品日益精密复杂，对于二氧化矽薄膜之均匀度及沉积速度的要求亦日趋严格，因此，如何于增进二氧化矽薄膜之均匀度及沉积速度的同时，降低氯化氢的生成量，实为一刻不容缓的重要议题。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种制作矽氧层的方法，用来减少氯化氢(hydrochloric acid，HCl)之生成，以解决上述习知制作方法中高温氧化(high temperature oxidation，HTO)制程之机台受到酸气侵蚀的问题。

一种制作矽氧层的方法，系于一半导体晶片上使用反应摩尔(mole)数比约为1∶2，流速比大于2∶1之二氯矽烷(dichlorosilane，DCS，SiH₂Cl₂)以及氧化亚氮(nitrous oxide，N₂O)作为反应气体，进行一高温氧化(hightemperature oxidation，HTO)制程，以于该半导体晶片表面形成该由二氧化矽(silicon dioxide)构成之矽氧层。

由于本发明之制作方法可以先以物理方式在该半导体晶片表面形成一富含二氯矽烷的表面(DCS-rich surface)，因此之后氧化亚氮再与布满该表面上的二氯矽烷分子反应以形成之二氧化矽，便可轻易附着于该半导体晶片表面，因而可在减少氯化氢生成量的同时，增加二氧化矽的沉积速率与均匀度，进而减缓进行该HTO制程之机台受到酸气侵蚀，并同时提升产品品质。

具体实施方式