[发明专利]用于对暴露的硅表面进行选择性氧化的设备和方法

说明书

本文描述用于选择性地氧化硅的装置和方法。用于对暴露的硅表面进行选择性氧化的设备包括：热处理腔室，所述热处理腔室具有多个壁、第一入口连接件和第二入口连接件，其中壁界定处理腔室内的处理区域；处理腔室内的基板支撑件；与第一入口连接件连接的氢源；与氢源连接的热源；和与第二入口连接件和氧源连接的远程等离子体源。一种用于对非金属表面进行选择性氧化的方法，所述方法可包括：在小于800℃的温度下的处理腔室中定位基板；使氢流入处理腔室中；产生含氧远程等离子体；在处理腔室中将远程等离子体与氢气混合以产生活性处理气体；和使基板暴露于活性气体。

本申请是申请日为2013年7月25日、申请号为201380040767.0、发明名称为“用于在较低温度下使用远程等离子体源进行选择性氧化的设备和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施方式大体涉及用于选择性地氧化硅的设备和方法。

背景技术

硅的氧化对CMOS制造而言是基本的技术。用于硅的氧化的最常见方法依赖于在O₂、H₂O/H₂、H₂O/O₂、O₂/H₂或上述各者的组合的环境中的热处理。在IC制造中用以提供硅氧化处理的硬件是分批热熔炉(batch thermal furnace)和RTP。在传统的氧化系统和处理中，需要高温(700℃以上)来为在硅或多晶硅上的氧化物生长提供活化能。

先进的集成电路制造需要数个处理步骤，在所述步骤中，氧化硅薄膜在硅或多晶硅结构上生长。对于一些应用，氧化处理必须是选择性的，以使包括钨在内的其他材料不被氧化。目前，在高温(大于700℃)下的在O₂、H₂O/H₂或H₂O/O₂任一环境中的热处理被用以执行此氧化处理。

为达到氧化物的生长速率以使处理实际有效，高温是必需的，并且在一些情况下，氧化物质量需要高温。然而，下一代装置中的许多装置如果在工艺流程中需要氧化物生长的地方暴露于高温和氧化环境的组合，则这些装置将经受严重损坏。由此，本领域中需要允许在不氧化其他表面材料的情况下进行硅的低温选择性氧化的方法和设备。

发明内容

本发明的实施方式大体涉及硅的选择性氧化方法。在一个实施方式中，用于对暴露的硅表面进行选择性氧化的设备可包括：具有多个壁的热处理腔室，所述热处理腔室具有第一入口连接件和第二入口连接件，其中所述多个壁界定处理腔室内的处理区域；处理腔室内的基板支撑件；与处理腔室的第一入口连接件流体连接的氢源；与氢源连接的热源；与处理腔室的第二入口连接件流体连接的远程等离子体源；和与远程等离子体源流体连接的氧源。在一些实施方式中，流体连接件可包括管件，所述管件包括惰性材料。

在另一个实施方式中，用于对非金属表面进行选择性氧化的方法可包括：在处理腔室中定位基板，其中将所述处理腔室维持在低于800℃的温度下；使氢流入处理腔室；产生含氧的远程等离子体；使远程等离子体流入处理腔室，其中所述远程等离子体与氢气混合以产生活性处理气体；和使基板暴露于活性气体。

在另一个实施方式中，用于对非金属表面进行选择性氧化的方法可包括：在处理腔室中定位基板，其中将所述处理腔室维持在低于800℃的温度下；使氢流动接近热线设备(hot wire apparatus)以产生活性氢；使活性氢流入处理腔室中；产生含氧的远程等离子体；在处理腔室中将远程等离子体与氢气混合以产生活性处理气体；将基板暴露于活性气体以氧化所需量的硅，其中所述活性气体氧化硅表面并还原金属表面；和冷却基板。

附图说明

可通过参照实施方式(所述实施方式中的一些实施方式描绘于附图中)来详细理解本发明的上述特征以及上文简要概述的有关本发明更为具体的描述。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，因此不应将附图视为限制本发明的范围，因为本发明可允许其他同等有效的实施方式。