JP2022525460A - How to grow a thick oxide film with high thermal oxidation quality at low temperature - Google Patents
How to grow a thick oxide film with high thermal oxidation quality at low temperature Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022525460A JP2022525460A JP2021555610A JP2021555610A JP2022525460A JP 2022525460 A JP2022525460 A JP 2022525460A JP 2021555610 A JP2021555610 A JP 2021555610A JP 2021555610 A JP2021555610 A JP 2021555610A JP 2022525460 A JP2022525460 A JP 2022525460A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- oxide film
- film
- silicon oxide
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 54
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 90
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 87
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 50
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 16
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 8
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 5
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 7
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 steam Chemical compound 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
- H01L21/02323—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen
- H01L21/02326—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen into a nitride layer, e.g. changing SiN to SiON
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
- H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
- H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
- H01L21/02238—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/02255—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体基板上に低誘電材料を形成する方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実現は、高圧かつ低温で酸化ケイ素膜を形成する方法に関する。酸化ケイ素膜を形成する方法は、ケイ素含有膜が形成された基板を高圧容器の処理領域内にロードすることを含む。本方法は、ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することをさらに含む。ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することは、約1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することと、約100℃と約550℃との間との温度に高圧容器を維持することを含む。【選択図】図2BThe embodiments described herein generally relate to a method of forming a low dielectric material on a semiconductor substrate. More specifically, the realization described herein relates to a method of forming a silicon oxide film at high pressure and low temperature. The method of forming the silicon oxide film comprises loading the substrate on which the silicon-containing film is formed into the processing area of the high pressure vessel. The method further comprises forming a silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a silicon oxide film on a silicon-containing film involves exposing the silicon-containing film to an oxidation medium containing an amine additive at a pressure above about 1 bar and between about 100 ° C and about 550 ° C. Includes maintaining a high pressure vessel at the temperature of. [Selection diagram] FIG. 2B
Description
本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体基板上に低誘電材料を形成する方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、添加物を含む酸化媒体を用いて、高圧かつ低温で酸化ケイ素膜を形成する方法に関する。 The embodiments described herein generally relate to a method of forming a low dielectric material on a semiconductor substrate. More specifically, the embodiments described herein relate to a method of forming a silicon oxide film at high pressure and low temperature using an oxidation medium containing additives.
メモリ素子、論理素子、マイクロプロセッサ等といった半導体素子の形成には、半導体基板の上に低誘電率誘電体膜を堆積させることが含まれる。低誘電率誘電体膜は、上記素子の製造のための回路を作製するために使用される。現在の乾式又は湿式のケイ素酸化技術は、800℃より高い温度で実施されることが多い。しかしながら、半導体基板上に堆積させられる材料は、800℃より高い温度には耐えられない可能性がある。その結果、低誘電率誘電体膜を、800℃の熱バジェットよりも高い温度では堆積させることができず、熱バジェットの範囲内で堆積された膜の劣悪な品質に悩まされることが多い。加えて、現在の乾式又は湿式のケイ素酸化技術では、厚さが100オングストロームよりも大きくて品質の高い低誘電率誘電体膜を堆積させることができない。 The formation of semiconductor devices such as memory devices, logic devices, microprocessors, and the like includes depositing a low dielectric constant dielectric film on a semiconductor substrate. The low dielectric constant dielectric film is used to make circuits for the manufacture of the above devices. Current dry or wet silicon oxidation techniques are often performed at temperatures above 800 ° C. However, the material deposited on the semiconductor substrate may not withstand temperatures above 800 ° C. As a result, the low dielectric constant dielectric film cannot be deposited at temperatures higher than the thermal budget of 800 ° C. and often suffers from poor quality of the deposited film within the thermal budget. In addition, current dry or wet silicon oxidation techniques are unable to deposit high quality low dielectric constant dielectric films with thicknesses greater than 100 angstroms.
従って、熱バジェット目標を満たす温度で、高品質の低誘電率誘電体膜を堆積させる方法が必要とされている。 Therefore, there is a need for a method of depositing high quality low dielectric constant dielectric films at temperatures that meet the thermal budget target.
本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体基板上に低誘電率誘電材料を形成する方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、高圧及び低温で酸化ケイ素膜を形成する方法に関する。酸化ケイ素膜を形成する方法は、ケイ素含有膜が形成された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることを含む。本方法は、ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することをさらに含む。ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することは、約1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することと、約100℃と約550℃との間の温度に高圧容器を維持することを含む。 The embodiments described herein generally relate to a method of forming a low dielectric constant dielectric material on a semiconductor substrate. More specifically, the embodiments described herein relate to a method of forming a silicon oxide film at high pressure and low temperature. The method of forming a silicon oxide film comprises loading the substrate on which the silicon-containing film is formed into the processing area of the high pressure vessel. The method further comprises forming a silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a silicon oxide film on a silicon-containing film involves exposing the silicon-containing film to an oxidation medium containing an amine additive at a pressure greater than about 1 bar and between about 100 ° C and about 550 ° C. Includes maintaining a high pressure vessel at temperature.
酸化ケイ素膜を形成する方法は、ケイ素含有膜が堆積された基板を高圧容器の処理領域内にロードすることと、ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することを含む。ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することは、約1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することと、約100℃と約550℃との間の温度に高圧容器を維持することを含む。 The method for forming the silicon oxide film includes loading the substrate on which the silicon-containing film is deposited into the processing region of the high-pressure container and forming the silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a silicon oxide film on a silicon-containing film involves exposing the silicon-containing film to an oxidation medium containing an amine additive at a pressure greater than about 1 bar and between about 100 ° C and about 550 ° C. Includes maintaining a high pressure vessel at temperature.
コンフォーマルな酸化ケイ素膜を形成する方法は、複数のビアを含む基板上にケイ素含有膜を堆積させることを含む。ケイ素含有膜が、基板の各露出表面及び複数のビアの上に堆積させられる。本方法は、ケイ素含有膜が堆積された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることと、ケイ素含有膜上にコンフォーマルな酸化ケイ素膜を形成することをさらに含む。ケイ素含有膜上にコンフォーマルな酸化ケイ素膜を形成することは、アミン添加物を含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することであって、酸化媒体が約1,000ppm~約20,000ppmのアミン添加物を含む、ケイ素含有膜を曝露すること、及び、約100℃と約550℃との間の温度かつ約1バールと約65バールの間の圧力に高圧容器を維持することを含む。 A method of forming a conformal silicon oxide film comprises depositing a silicon-containing film on a substrate containing a plurality of vias. A silicon-containing film is deposited on each exposed surface of the substrate and on multiple vias. The method further comprises loading the substrate on which the silicon-containing film is deposited into the processing area of the high pressure vessel and forming a conformal silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a conformal silicon oxide film on a silicon-containing film is the exposure of the silicon-containing film to an oxidation medium containing an amine additive, where the oxide medium is about 1,000 ppm to about 20,000 ppm of amine. It involves exposing a silicon-containing membrane containing additives and maintaining a high pressure vessel at a temperature between about 100 ° C and about 550 ° C and a pressure between about 1 bar and about 65 bar.
酸化ケイ素膜を形成する方法は、ケイ素含有膜が堆積された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることと、ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することを含む。ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することは、アンモニアを含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することであって、酸化媒体が蒸気、酸素、及び過酸化物の群から選択される、ケイ素含有膜を曝露することと、約400℃と約505℃との間の温度かつ約10バールより高い圧力に高圧容器を維持することと、を含む。酸化ケイ素膜は、約100オングストロームと約400オングストロームの間の均一な厚さを有する。 The method for forming the silicon oxide film includes loading the substrate on which the silicon-containing film is deposited into the processing area of the high-pressure container and forming the silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a silicon oxide film on a silicon-containing film is exposing the silicon-containing film to an oxidizing medium containing ammonia, wherein the oxidizing medium is selected from the group of steam, oxygen, and peroxides, silicon. It involves exposing the containing membrane and maintaining the high pressure vessel at a temperature between about 400 ° C. and about 505 ° C. and a pressure above about 10 bar. The silicon oxide film has a uniform thickness between about 100 angstroms and about 400 angstroms.
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、その幾つかを添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているのにすぎず、従って、その範囲を限定するものと見做すべきではなく、他の同等に有効な実施形態を許容しうることに注意されたい。 More specific description of the present disclosure briefly summarized above can be provided by reference to embodiments, some of which are attached, so that the above features of the present disclosure can be understood in detail. Shown in the drawing. However, the accompanying drawings merely illustrate exemplary embodiments and should therefore not be considered limiting their scope and allow other equally effective embodiments. Please be careful.
理解を容易にするため、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。1の実施形態の構成要素及び特徴が、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうることが想定されている。 For ease of understanding, the same reference numbers were used to indicate the same elements common to multiple figures, where possible. It is envisioned that the components and features of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further description.
本明細書に記載の実施形態は、概して、半導体基板上に低誘電率誘電材料を形成する方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、高圧かつ低温で酸化ケイ素膜を形成する方法に関する。酸化ケイ素膜を形成する方法は、ケイ素含有膜が形成された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることを含む。本方法は、ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することをさらに含む。ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することは、約1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体にケイ素含有膜を曝露することと、約100℃と約550℃との間の温度に高圧容器を維持することを含む。 The embodiments described herein generally relate to a method of forming a low dielectric constant dielectric material on a semiconductor substrate. More specifically, the embodiments described herein relate to a method of forming a silicon oxide film at high pressure and low temperature. The method of forming a silicon oxide film comprises loading the substrate on which the silicon-containing film is formed into the processing area of the high pressure vessel. The method further comprises forming a silicon oxide film on the silicon-containing film. Forming a silicon oxide film on a silicon-containing film involves exposing the silicon-containing film to an oxidation medium containing an amine additive at a pressure greater than about 1 bar and between about 100 ° C and about 550 ° C. Includes maintaining a high pressure vessel at temperature.
本明細書に記載の実現を、以下では、高圧酸化システムを用いて実施することが可能な高圧酸化プロセスを参照しながら説明することにする。図1における本明細書に記載の装置の説明は例示的なものであり、本明細書に記載の実施形態の範囲を限定するものとして理解又は解釈されるべきではない。 The realizations described herein will be described below with reference to high pressure oxidation processes that can be carried out using a high pressure oxidation system. The description of the apparatus described herein in FIG. 1 is exemplary and should not be understood or construed as limiting the scope of the embodiments described herein.
図1は、高圧アニーリングプロセスための高圧容器100の簡略化された正面断面図である。高圧容器100は、外面112と、処理領域115を取り囲む内面113とを含む本体110を有する。図1におけるような幾つかの実現において、本体110は、環状の断面を有しているが、他の実施形態において、本体110の断面は矩形又は任意の閉じた形状であってよい。本体110の外面112は、例えば、限定するものではないが、ステンレス鋼といった耐食鋼(CRS:corrosion resistant steel)で作製されうる。一実現において、本体110の内面113は、例えば、限定するものではないが、Hastelloy(登録商標)といった、腐食に対して高い耐性を示すニッケル系合金鋼から作製される。
FIG. 1 is a simplified front sectional view of a
高圧容器100は、本体110内の処理領域115を密閉するよう構成されたドア120を有しており、これにより、ドア120が開かれていると、処理領域115にアクセスすることが可能である。高圧シール部122が、ドア120を本体110に対してシールするために利用され、従って、処理のために処理領域115がシールされる。高圧シール部122は、例えば、限定するものではないが、ペルフロウロエラストマーといったポリマーから作製されうる。冷却チャネル124が、高圧シール部122の近傍のドア120上に配置されており、従って、処理中に高圧シール部122が、高圧シール部122の最大安全動作温度を下回る温度で維持される。高圧シール部122を約150℃と約250℃との間の温度に維持するために、冷却チャネル124の中を、冷却剤(例えば、限定するものではないが、不活性の、誘電性の、及び/又は高性能の熱伝達流体など)が循環しうる。冷却チャネル124の中の冷却剤の流れが、コントローラ180によって、温度センサ116又は流量センサ(図示せず)から受信されるフィードバックを介して制御される。
The
高圧容器100は、本体110を貫通するポート117を有している。ポート117は、それを通るパイプ118であって、ヒータ119に連結されたパイプ118を有する。パイプ118の一端が、処理領域115に接続されている。パイプ118の他端が、入口導管157と出口導管161に分岐している。入口導管157は、遮断バルブ155を介してガスパネル150に流体接続されている。入口導管157は、ヒータ158に連結されている。出口導管161は、遮断バルブ165を介して凝縮器(condenser)160に流体接続されている。出口導管161は、ヒータ162に連結されている。ヒータ119、158、及び162は、パイプ118、入口導管157、及び出口導管161のそれぞれを通る処理ガス、例えば酸化媒体を、当該処理ガスの凝縮点と約250℃との間の温度に維持するよう構成されている。ヒータ119、158、及び162は、電源145によって電力供給される。
The high-
ガスパネル150は、酸化媒体といった処理流体を、パイプ118を通じて処理領域115内に転送するために、加圧下で入口導管157内に供給するよう構成されている。酸化媒体は、アミン添加物を含む。処理領域115に導入される処理ガスの圧力は、本体110に連結された圧力センサ114によって監視されている。凝縮器160が、冷却流体と流体的に接続されており、パイプ118を介して処理領域115から除去された後に出口導管161を流過する気体生成物を凝結させるよう構成されている。凝縮器160は、気体生成物を気相から液相に変える。ポンプ170が、凝縮器160に流体接続されており、液化した生成物を凝縮器160から排出する。ガスパネル150、凝縮器160、及びポンプ170の動作は、コントローラ180によって制御される。
The
遮断バルブ155及び165は、一度に一流体のみがパイプ118を介して処理領域115に流入するように構成されている。遮断バルブ155が開いているときには、遮断バルブ165が閉じられており、これにより、入口導管157を通る処理流体が処理領域115の中へと進入し、処理ガスの流れが凝縮器160に入ることが防止される。その一方で、遮断バルブ165が開いているときには、遮断バルブ155が閉じられており、これにより、気体生成物が処理領域115から除去されて出口導管161を通って流れ、気体生成物の流れがガスパネル150に入ることが防止される。
The
1つ以上のヒータ140a、140b(総称140)が、本体110に載置されており、高圧容器100内の処理領域115を加熱するよう構成されている。幾つかの実現において、図1に示すように、ヒータ140が本体110の外面112に載置されているが、他の実施形態では、ヒータ140が本体110の内面113に載置されてよい。各ヒータ140は、抵抗コイル、ランプ、セラミックヒータ、グラファイト系CFC(carbon fiber composite、炭素繊維複合材)ヒータ、ステンレス鋼ヒータ、又はアルミヒータでありうる。ヒータ140は、電源145により電力供給されている。ヒータ140への電力は、温度センサ116から受け取ったフィードバックを介してコントローラ180によって制御される。温度センサ116が本体110に結合されており、処理領域115の温度を監視する。
One or
アクチュエータ(図示せず)に結合されたカセット130が、処理領域115の中へと及び処理領域115から外へ移動させられる。カセット130は、上面132と、底面134と、壁部136とを有している。カセット130の壁部136は、複数の基板ストレージスロット138を有している。各基板ストレージスロット138は、カセット130の壁部136に沿って均等に間隔が置かれている。各基板ストレージスロット138は、基板135をその中で保持するよう構成される。カセット130は、基板135を保持するための50個ものストレージスロット138を有しうる。カセット130は、高圧容器100の中へと、及び高圧容器100から外へ複数の基板135を移送するための、並びに、処理領域115内で複数の基板135を処理するための有効な移送手段を提供する。
The
コントローラ180が、高圧容器100の動作を制御する。コントローラ180は、ガスパネル150、凝縮器160、ポンプ170、遮断バルブ155及び165、並びに電源145の動作を制御する。コントローラ180はまた、温度センサ116、圧力センサ114、及び冷却チャネル124に通信可能に接続されている。コントローラ180は、中央処理装置(CPU)182、メモリ184、及び補助回路186を含む。CPU182は、産業用設定で使用されうる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサでありうる。メモリ184は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピィ、又は、ハードディスクドライブ、又は、他の形態によるデジタルストレージでありうる。補助回路186が、従来ではCPU182に接続されており、キャッシュ、クロック回路、入力/出力システム、電源等を含みうる。
The
高圧容器100は、550℃以下の温度で、複数の基板135上に酸化ケイ素膜を形成する方法を実施するための利便性の高いチャンバを提供する。高圧容器100を予加熱して、処理領域115を約550℃以下の温度に維持するために、ヒータ140に電源が入れられる。同時に、パイプ118、入口導管157、及び出口導管161をそれぞれ予加熱するために、ヒータ119、158、及び162に電源が入れられる。
The
複数の基板135が、カセット130にロードされる。カセット130を処理領域115内へと移動させるために、高圧容器100のドア120が開けられる。次いで、ドア120が密閉されて、高圧容器100が高圧容器に変わる。ドア120が一旦閉じられると、処理領域115からの圧力のリークが無いことが、高圧シール部122によって保証される。
A plurality of
処理ガス(すなわち、アミン添加物を含む酸化媒体)が、ガスパネル150によって高圧容器100の内部の処理領域115内に供給される。遮断バルブ155が、コントローラ180によって開放され、処理ガスが入口導管157及びパイプ118を介して処理領域115に流込することが可能となる。処理ガスが、例えば、約500sccm~約2000sccmの流量で導入される。この時点では、遮断バルブ165は閉じられたままになっている。幾つかの実現において、高圧容器100内の圧力が徐々に上げられる。高圧は、特にトレンチのより深い部分では、ケイ素含有膜中に酸素を送り込んでより完全な酸化状態とするために効果的である。
The processing gas (ie, the oxidation medium containing the amine additive) is supplied by the
本明細書に記載の幾つかの実現において、処理ガスは、約1バールと約65バールとの間(例えば、約35バールと約65バールとの間、又は約40バールと60バールとの間)の圧力下にある、アミン添加物を含む蒸気である。しかしながら、他の実現において、他の酸化媒体(例えば、限定するものではないが、オゾン、酸素、過酸化物、又は水酸化物を含有する化合物)が、蒸気と共に、又は蒸気の代わりに使用されうる。酸化媒体に添加されるアミン添加物は、アンモニウム又はアンモニアでありうる。ガスパネル150によって十分な蒸気が放出されたときには、遮断バルブ155が、コントローラ180によって閉じられる。
In some of the implementations described herein, the processing gas is between about 1 bar and about 65 bar (eg, between about 35 bar and about 65 bar, or between about 40 bar and 60 bar). ) Is a vapor containing an amine additive under pressure. However, in other realizations, other oxidizing media (eg, but not limited to, compounds containing ozone, oxygen, peroxides, or hydroxides) are used with or in place of the vapor. sell. The amine additive added to the oxidation medium can be ammonium or ammonia. When sufficient steam is released by the
基板135の処理中に、処理領域115、並びに、入口導管157、出口導管161、及びパイプ118が、処理ガスが気相のまま保たれるような温度及び圧力に維持される。処理領域115、並びに、入口導管157、出口導管161、及びパイプ118の温度も、印加されている圧力において処理ガスの凝縮点(例えば、100℃)より高いが550℃以下の温度に維持される。処理領域115、並びに、入口導管157、出口導管161、及びパイプ118も、適用されている温度において処理ガスの凝縮圧力を下回る圧力に維持される。これに対応して、処理ガスが選択される。本書に記載の実現において、高圧容器が約100℃と約550℃との間の温度に維持されているときには、約1バールと約65バールとの間の圧力下にある蒸気が、有効な処理ガスとなる。これにより、蒸気が凝縮して水になる(このことは、基板135に堆積されたケイ素膜にとって有害である)ことが起こらないことが保証される。
During the processing of the
膜が、当該膜の湿式エッチング速度と、漏電及び絶縁破壊の特徴と、を試験することによって検証される、目標とする密度を有することが確認されると、処理が完了する。次いで、遮断バルブ165が開放されて、処理ガスが、処理領域115からパイプ118及び出口導管161を介して凝縮器160に流入する。処理ガスが、凝縮器160において凝縮されて液相になる。次いで、液化した処理ガスが、ポンプ170によって除去される。液化した処理ガスが完全に除去されると、遮断バルブ165が閉じられる。次いで、ヒータ140、119、158、及び162の電源がオフにされる。次に、高圧容器100のドア120が開放されて、処理領域115からカセット130が取り出される。
The process is complete when it is confirmed that the film has the target density, which is verified by testing the wet etching rate of the film and the characteristics of leakage and dielectric breakdown. The
図2Aは、本明細書に記載の1つ以上の実現に係る、基板202と、基板202上に堆積されたケイ素含有膜208と、を含む半導体素子200を示す。基板202は、図1に示したように、カセット130にロードされるときに、基板135のそれぞれの代わりに使用されうる。1つ以上の開口又はビア204が、基板202に形成されうる。半導体素子200にはビア204が1つだけ示されているが、複数のビア204が含まれうる。そのような実施形態において、複数のビアの各ビア204は、例えば約10μmの深さを有するなど、同じ寸法を有しうる。加えて、ビア204の側面214及び底面216がパターンニングされ得、示されるように平らでなくてよい。ケイ素含有膜208が、基板202の各露出表面(すなわち、上面212、側面214、及び底面216)及びビア204の上に堆積されうる。ケイ素含有膜208は、原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)を用いて堆積されうる。ケイ素含有膜208は、ケイ素又は窒化ケイ素で構成されうる。
FIG. 2A shows a
基板202は、半導体素子、例えば、金属コンタクト、トレンチ隔離、ゲート、ビット線、又は他の任意の相互接続フィーチャの形成時に使用される1つ以上の材料を含みうる。基板202は、半導体素子を製造するために利用される、1つ以上の金属層、1つ以上の誘電材料、半導体材料、及びこれらの組み合わせを含みうる。例えば、基板202は、用途に従って、酸化物材料、窒化物材料、ポリシリコン材料などを含みうる。メモリ用途が目標とされる一実現において、基板202が、ケイ素基板材料、酸化物材料、及び窒化物材料(これらの間にポリシリコンが存在することも存在しないこともある)を含みうる。
The
他の実現において、基板202が、基板の表面上に複数の酸化物材料と窒化物材料とが交互に堆積されたもの(すなわち、酸化物―窒化物―酸化物(ONO:oxide-nitride-oxide))を含みうる(図示せず)。様々な実現において、基板202は、複数の酸化物材料と窒化物材料とが交互になったもの、1つ以上の酸化物材料若しくは窒化物材料、ポリシリコン材料若しくはアモルファスシリコン材料、アモルファスカーボンと交互になっている酸化物、ポリシリコンと交互になっている酸化物、ドープされたシリコンと交互になっているドープされていないシリコン、ドープされたポリシリコンと交互になっているドープされていないポリシリコン、又は、ドープされたアモルファスシリコンと交互になっているドープされていないアモルファスシリコンを含みうる。基板202は、膜処理が実施される任意の基板又は材料表面でありうる。例えば、基板202は、結晶シリコン、酸化ケイ素、シリコンオキシナイトライド、窒化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、タングステン、窒化チタン、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ及びパターニングされた又はパターニングされていないウエハ、シリコンオンインシュレータ(SOI:silicon on insulator)、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、低誘電率誘電体、及びこれらの組み合わせといった材料でありうる。
In another realization, the
図2Bは、本明細書に記載の1つ以上の実現に係る、コンフォーマルな酸化ケイ素膜206がビア204内に形成された半導体素子200を示す。酸化ケイ素膜206が、基板202及びケイ素含有膜208の上に、550℃以下の温度で、例えば350℃~505℃の温度で形成される。酸化ケイ素膜206は、アミン添加物を含む酸化媒体中で、1バールより高い圧力下で、例えば約35バール~約65バールの圧力下で、高圧アニーリングを用いて形成される。
FIG. 2B shows a
酸化媒体は、蒸気、酸素、過酸化物等を含むことができ、アミン添加物は、アンモニウム(NH4)又はアンモニア(NH3)を含むことができる。酸化媒体は、約1,000ppm~約20,000ppmのアミン添加物、例えば約7,000ppmのアミン添加物を含みうる。一実施形態において、蒸気が、アミン添加物として約7,000ppmのNH3を含む酸化媒体として使用される。窒化ケイ素を含む膜を反応させる際に、水素系添加物が、酸化媒体に添加されうる。水素系添加物は、窒化ケイ素を含む膜を反応させる際に、アミン添加物に加えて又はその代わりとして添加することができる。水素系添加物は、純粋な水素(H2)、又は微量の水素を不活性ガスの成分として含みうる。酸化媒体に添加されるアミン添加物及び/又は水素系添加物は、高温急速熱酸化膜と比較して、酸化速度を約2~3倍上げることができる。一実施形態において、酸化ケイ素膜206を形成するために使用されるアニーリングプロセスは、約40バール~約60バールの圧力で約1時間にわたって行われる。
The oxidation medium can contain vapors, oxygen, peroxides and the like, and the amine additive can include ammonium (NH 4 ) or ammonia (NH 3 ). The oxidation medium may contain from about 1,000 ppm to about 20,000 ppm of amine additives, such as about 7,000 ppm of amine additives. In one embodiment, the vapor is used as an oxidation medium containing about 7,000 ppm NH 3 as an amine additive. Hydrogen-based additives can be added to the oxidation medium when reacting the membrane containing silicon nitride. Hydrogen-based additives can be added in addition to or in place of amine additives when reacting membranes containing silicon nitride. The hydrogen-based additive may contain pure hydrogen (H2) or a trace amount of hydrogen as a component of the inert gas. The amine additive and / or the hydrogen-based additive added to the oxidation medium can increase the oxidation rate by about 2 to 3 times as compared with the high temperature rapid thermal oxide film. In one embodiment, the annealing process used to form the
ケイ素含有膜208が、基板202と酸化ケイ素膜206との間に配置されているが、ケイ素含有膜208は、酸化ケイ素膜206の形成の後には厚さがより薄くなりうる。一実施形態において、ケイ素含有膜208が完全に酸化され、これにより、酸化ケイ素膜206と基板202との間には、ケイ素含有膜208がもはや配置されない(すなわち、酸化ケイ素膜206は、基板202と接触しうる)。図示されていないが、酸化ケイ素膜206及び/又はケイ素含有膜208が、基板202の表面212上に配置されてよい。
Although the silicon-containing
図2Cは、2C-2C線における半導体素子200の上部を切った拡大断面図を示している。2C-2C線は、半導体素子200の表面212より下方に約500nmのところにありうる。図2Dは、2D-2D線における半導体素子200の底部を切った拡大断面図を示している。2D-2D線は、半導体素子200の底部216より上方に約500nmのところにありうる。図2Cの上部の酸化ケイ素膜206の厚さは210Aであり、図2Dの底部の酸化ケイ素膜206の厚さは210Bである(総称して210)。
FIG. 2C shows an enlarged cross-sectional view of the
図2C及び図2Dに示すように、酸化ケイ素膜206の上部の厚さ210Aは、酸化ケイ素膜206の底部の厚さ210Bとほぼ同じである。酸化ケイ素膜206は、ビア204の上部と底部の双方においてほぼ均一な厚さ210を有し、酸化ケイ素層206の約100%(すなわち、上部の厚さ210Aと底部の厚さ210Bとの比)のコンフォーマリティ(共形性)を示している。約550℃未満の温度で、かつ1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体を用いて形成された酸化ケイ素膜206は、ビア204の側面214及び底部216でのほぼ均一なコンフォーマリティであって、約90%よりも高いコンフォーマリティを有しうる。酸化ケイ素膜206は、約20オングストローム~約400オングストローム、例えば約150オングストローム~400オングストロームの均一な厚さ210を有する。
As shown in FIGS. 2C and 2D, the
図3は、本明細書に記載の1つ以上の実現に係る、基板上に酸化ケイ素膜を形成する方法300の処理フロー図を示す。基板は、図1に記載された基板135であっても、図2A~図2Dに示された基板202であってもよい。分かりやすくするために、方法300を、図2A~図2Dの半導体素子200の構成要素を参照しながら説明する。
FIG. 3 shows a processing flow diagram of a
方法300は、動作310において、(図2Aに示すように)ケイ素含有膜208が堆積された基板202を、高圧容器の中にロードすることによって開始される。高圧容器は、図1に示した高圧容器100でありうる。基板202が、図1に示すようなカセット130といったカセット内に配置されうる。基板202を高圧容器内にロードする前に、ケイ素含有膜208が、基板202の各露出した側面又は表面212、214、216及びビア204の上に堆積される。ケイ素含有膜208は、ALDを用いて堆積させることができる。ケイ素含有膜208は、ケイ素又は窒化ケイ素で構成されうる。基板202は、先に図2A~図2Dにおいて述べた材料のいずれかで構成されうる。
一実現において、基板202の表面212は、パターニングされた構造を含み、例えば、トレンチ、孔、又は、図2A~図2Dに示すようなビア204が形成された表面を含む。このような実施形態において、ケイ素含有膜208は、ビア204の側面214上及び底部216上に配置される。代替的に、基板202の表面212は実質的に平らでありうる。基板202はまた、目標とする段差がついた構造が形成された実質的に平らな表面212も有しうる。基板202の表面212は、トレンチ、孔、ビア、又は段差を含むことができ、表面212のパターンは全体を通してビアと称されるが、この「ビア」という用語に限定することは意図されていない。
In one implementation, the
動作320では、基板202が、酸化媒体の凝縮点(例えば、約100℃)と約550℃との間の目標温度で、かつ1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体に曝露される。一実現において、目標温度が、約100℃と約550℃の間(例えば、約350℃と約520℃との間、又は、約400℃と約505℃との間)である。温度は、ヒータ140a、140bを用いて目標温度まで上げることができる。温度を上げることに加えて、圧力を目標圧力まで上げることができる。一実現において、圧力が、約1バールと約65バールとの間(例えば、約30バールと約65バールとの間、又は約40バールと約60バールとの間)である。
In
一実現において、酸化媒体が、蒸気、オゾン、酸素、水蒸気、重水、過酸化物、水酸化物を含有する化合物、酸素同位体(14、15、15、17、18など)、及び水素同位体(1、2、3)、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される。過酸化物は、気相の過酸化水素でありうる。幾つかの実現において、酸化媒体は水酸化物イオンを含み、例えば、限定するものではないが、水蒸気、又は蒸気の形態による重水を含む。アミン添加物は、アンモニウム又はアンモニアで構成されうる。酸化媒体は、約1,000ppm~約20,000ppmのアミン添加物、例えば約7,000ppmのアミン添加物を含みうる。一実施形態において、蒸気が、アミン添加物として約7,000ppmのNH3を含む酸化媒体として使用される。窒化ケイ素を含む膜を反応させる際に、水素系添加物が、酸化媒体に添加されうる。水素系添加物は、窒化ケイ素を含む膜を反応させる際に、アミン添加物に加えて又はその代わりとして添加することができる。水素系添加物は、純粋な水素(H2)、又は微量の水素を不活性ガスの成分として含みうる。酸化媒体に添加されるアミン添加物及び/又は水素系添加物は、高温急速熱酸化膜と比較して、酸化速度を約2~3倍上げることができる。 In one realization, the oxidation medium is steam, ozone, oxygen, steam, heavy water, peroxides, compounds containing hydroxides, oxygen isotopes (14, 15, 15, 17, 18, etc.), and hydrogen isotopes. It is selected from the group consisting of (1, 2, 3), and combinations thereof. The peroxide can be hydrogen peroxide in the gas phase. In some realizations, the oxidation medium comprises hydroxide ions, eg, but not limited to, steam, or heavy water in the form of steam. Amine additives can be composed of ammonium or ammonia. The oxidation medium may contain from about 1,000 ppm to about 20,000 ppm of amine additives, such as about 7,000 ppm of amine additives. In one embodiment, the vapor is used as an oxidation medium containing about 7,000 ppm NH3 as an amine additive. Hydrogen-based additives can be added to the oxidation medium when reacting the membrane containing silicon nitride. Hydrogen-based additives can be added in addition to or in place of amine additives when reacting membranes containing silicon nitride. The hydrogen-based additive may contain pure hydrogen (H 2 ) or a trace amount of hydrogen as a component of the inert gas. The amine additive and / or the hydrogen-based additive added to the oxidation medium can increase the oxidation rate by about 2 to 3 times as compared with the high temperature rapid thermal oxide film.
幾つかの実現において、基板202、又は複数の基板が、約5バールと約60バールの間の圧力で蒸気に曝露され、ここで、圧力は、約5バールから約60バールまで徐々に増大させられうる。幾つかの実現において、アミン添加物を含む蒸気が、例えば、約500sccmと約5,000sccmとの間(例えば、約500sccmと約5,000sccmとの間、又は約500sccmと約2,000sccmとの間)の流量で、高圧容器に導入される。一実現において、アミン添加物を含む水蒸気が高圧容器に注入され、水蒸気が、高圧容器内で加熱されると、アミン添加物を含む蒸気を形成する。他の実現において、アミン添加物を含む水又は水蒸気が、目標温度に加熱する前の高圧容器内に存在する。高圧容器内に存在する水又は水蒸気は、高圧容器が目標温度に加熱されるのにつれて、アミン添加物を含む蒸気を形成する。
In some realizations, the
ブロック330において、酸化ケイ素膜206が基板202上に形成される。酸化ケイ素膜206は、コンフォーマルな(conformal)又は均一な層として形成される。酸化ケイ素膜206は、ビア204の側面214上及び底面216上、並びに、基板202の表面212上に均一に形成される。酸化ケイ素膜206は、図2A~図2Dに示すように、ビア204の側面214及び底面216で、約90%より高いコンフォーマリティ(conformality、共形性)を有するように堆積させることができる。酸化ケイ素膜206は、約20オングストローム~約400オングストローム、例えば約150オングストローム~約400オングストロームの厚さ210を有しうる。
In the
動作330において、ケイ素含有膜208を有する基板202が、アミン添加物を含む酸化媒体に曝されて、酸化ケイ素膜206を形成する間に、高圧容器が、酸化媒体の凝縮点と約550℃との間の温度に維持される。約40バールと約60バールとの間の圧力において、アミン添加物を含む蒸気が使用される一実現において、高圧容器の温度が、約400℃と約505℃との間に維持される。幾つかの実現において、動作330の基板202上に酸化ケイ素膜206を形成することは、約5分~約150分の時間にわたって、例えば約30分~約120分間実施される。少なくとも1つの実現において、アミン添加物を含む酸化媒体を、約400℃と約505℃との間の温度で、かつ約60バールの圧力で約120分間利用すると、ケイ素含有膜208が完全に酸化され、これにより、基板202と酸化ケイ素層206との間には、ケイ素含有膜208がもはや配置されない。
In
高圧下で、アンモニアを含む蒸気といったアミン添加物を含む酸化媒体を適用すると、酸化媒体からの高濃度の酸化種が、ケイ素含有膜に深く浸透することが可能となり、これにより、酸化種が、酸化を介してより多くの酸化ケイ素膜材料を生成することが可能である。理論に束縛されるものではないが、高圧容器内の高圧が、より深いビアへの酸化種の拡散を促進すると考えられる。加えて、蒸気中にアミン添加物が存在することで、高温急速熱酸化膜と比較して、はるかに速い速度で目標圧力に達成することが可能となり、酸化速度を2~3倍上げると考えられる。 Applying an oxidizing medium containing an amine additive, such as steam containing ammonia, under high pressure allows high concentrations of oxidized species from the oxidizing medium to penetrate deeply into the silicon-containing film, thereby allowing the oxidized species to penetrate deeply into the silicon-containing film. It is possible to produce more silicon oxide film material through oxidation. Without being bound by theory, it is believed that the high pressure in the high pressure vessel promotes the diffusion of oxidized species into deeper vias. In addition, the presence of amine additives in the steam makes it possible to reach the target pressure at a much faster rate than the high temperature rapid thermal oxide film, which is thought to increase the oxidation rate by 2 to 3 times. Be done.
酸化ケイ素膜206の品質は、アミン添加物を含む酸化媒体を用いて550℃未満の温度でかつ1バールより高い圧力で形成される酸化ケイ素膜206の湿式エッチング速度と、アミン添加物を用いずに800℃を超える温度でかつ低圧で形成される酸化ケイ素膜(すなわち、高温急速熱酸化膜)の湿式エッチング速度と、を比較することによって検証することが可能である。約20オングストロームより大きい厚さを有する酸化ケイ素膜206と、同じ厚さの高温急速熱酸化膜と、の双方に対して湿式エッチングが行われるときに、湿式エッチング速度は、双方の膜についてほぼ同じである。一実施形態において、酸化ケイ素膜206と高温急速熱酸化膜の双方は、湿式エッチング速度が、約26オングストローム/分~約32オングストローム/分であった。
The quality of the
追加的に、酸化ケイ素膜206の品質は、550℃未満の温度でかつ1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体を用いて形成された酸化ケイ素膜206の漏れ及び容量等価な膜厚を、高温急速熱酸化膜と比較することによって、さらに検証することができる。約20オングストロームより大きな厚さを有する酸化ケイ素膜206の漏れと、同じ厚さの高温急速熱酸化膜の漏れと、を比較したときに、双方の酸化ケイ素膜が、漏れ電圧対厚さのグラフの熱トレンド線又は外挿された熱トレンド線に沿って配置された。このように、酸化ケイ素膜206の漏れ及び容量等価な膜厚は、高温急速熱酸化膜とほぼ同じか、又は同程度である。一実施形態において、酸化ケイ素膜206と高温急速熱酸化膜との双方が、漏れ対容量等価な膜厚が、約0.22V/オングストローム~約0.25V/オングストロームであった。
In addition, the quality of the
従って、550℃以下の比較的低い温度で実施されるプロセスについて、膜品質の改善における成果は、800℃で、かつより低い圧力で実施されるプロセスと実質的に同様のものとなる。アミン添加物を含む酸化媒体を用いて、550℃以下の比較的低い温度で実施されるプロセスによって、酸化ケイ素層を均一に堆積させることが可能となり、このことには、難しい構造又は不均一な構造を有する基板上への堆積が含まれる。 Therefore, for processes performed at relatively low temperatures below 550 ° C, the results in improving film quality are substantially similar to processes performed at 800 ° C and at lower pressures. A process carried out at a relatively low temperature of 550 ° C. or lower using an oxidation medium containing an amine additive allows uniform deposition of the silicon oxide layer, which can be difficult to structure or non-uniform. Includes deposition on structural substrates.
さらに、アミン添加物及び/又は水素系添加物を含む酸化媒体を用いて、550℃未満の温度でかつ1バールより高い圧力で、酸化ケイ素膜を形成することで、酸化ケイ素膜は、高品質を維持しながら、高温急速熱酸化プロセスの能力を超える厚さを実現すること可能となる。このように、550℃未満の温度でかつ1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体を利用して酸化ケイ素膜を堆積させると、酸化速度が上がり、高温急速熱酸化膜と同じ品質を有するコンフォーマルな又は均一な酸化ケイ素膜が得られる。 Further, by forming a silicon oxide film at a temperature of less than 550 ° C. and a pressure of more than 1 bar using an oxidation medium containing an amine additive and / or a hydrogen-based additive, the silicon oxide film is of high quality. It is possible to achieve a thickness that exceeds the capacity of the high temperature rapid thermal oxidation process while maintaining. Thus, when a silicon oxide film is deposited at a temperature of less than 550 ° C. and at a pressure higher than 1 bar using an oxidation medium containing an amine additive, the oxidation rate increases and the quality is the same as that of the high temperature rapid thermal oxide film. A conformal or uniform silicon oxide film having the above can be obtained.
さらに、約550℃未満の温度で、アミン添加物を含む酸化媒体を利用して酸化ケイ素膜を堆積させると、プロセスウィンドウがもはや約800℃以上の温度に制限されないため、酸化ケイ素膜を形成するためのプロセスウィンドウが拡大される。プロセスウィンドウを拡大することにより、酸化ケイ素膜を形成するために使用する現在のツールの能力が上がり、全体的な資源をより少なく縮小する。 Further, when the silicon oxide film is deposited using an oxidation medium containing an amine additive at a temperature of less than about 550 ° C., the process window is no longer limited to a temperature of about 800 ° C. or higher, thus forming a silicon oxide film. The process window for is enlarged. Enlarging the process window increases the capabilities of current tools used to form silicon oxide films and reduces overall resources to a lesser extent.
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。 Although the above description is intended for embodiments of the present disclosure, other embodiments and further embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, and the scope of the present disclosure. Is defined by the following claims.
Claims (15)
ケイ素含有膜が堆積された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることと、
前記ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することであって、
約1バールより高い圧力で、アミン添加物を含む酸化媒体に前記ケイ素含有膜を曝露すること、及び
約100℃と約550℃との間の温度に前記高圧容器を維持すること
を含む、酸化ケイ素膜を形成することと、
を含む、方法。 It is a method of forming a silicon oxide film.
Loading the substrate on which the silicon-containing membrane is deposited into the processing area of the high-pressure vessel,
By forming a silicon oxide film on the silicon-containing film,
Oxidation comprising exposing the silicon-containing membrane to an oxidation medium containing an amine additive at a pressure greater than about 1 bar and maintaining the high pressure vessel at temperatures between about 100 ° C and about 550 ° C. Forming a silicon film and
Including, how.
複数のビアを含む基板上にケイ素含有膜を堆積させることであって、前記ケイ素含有膜が、前記基板の各露出表面及び前記複数のビアの上に堆積させられる、ケイ素含有膜を堆積させることと、
前記ケイ素含有膜が堆積された前記基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることと、
前記ケイ素含有膜上にコンフォーマルな酸化ケイ素膜を形成することであって、
アミン添加物を含む酸化媒体に前記ケイ素含有膜を曝露することであって、前記酸化媒体が約1,000ppm~約20,000ppmの前記アミン添加物を含む、前記ケイ素含有膜を曝露すること、及び
約100℃と約550℃との間の温度、かつ約1バールと約65バールの間の圧力に前記高圧容器を維持すること
を含む、コンフォーマルな酸化ケイ素膜を形成することと、
を含む、方法。 A method of forming a conformal silicon oxide film,
To deposit a silicon-containing film on a substrate containing a plurality of vias, wherein the silicon-containing film deposits a silicon-containing film to be deposited on each exposed surface of the substrate and the plurality of vias. When,
By loading the substrate on which the silicon-containing film is deposited into the processing area of the high-pressure container,
By forming a conformal silicon oxide film on the silicon-containing film,
Exposing the silicon-containing membrane to an oxidizing medium containing an amine additive, wherein the oxidizing medium contains the amine additive of about 1,000 ppm to about 20,000 ppm. And to form a conformal silicon oxide film, including maintaining the high pressure vessel at a temperature between about 100 ° C. and about 550 ° C., and a pressure between about 1 bar and about 65 bar.
Including, how.
ケイ素含有膜が堆積された基板を、高圧容器の処理領域内にロードすることと、
前記ケイ素含有膜上に酸化ケイ素膜を形成することであって、
アンモニアを含む酸化媒体に前記ケイ素含有膜を曝露することであって、前記酸化媒体が蒸気、酸素、及び過酸化物の群から選択される、前記ケイ素含有膜を曝露すること、及び
約400℃と約505℃との間の温度、かつ約10バールより高い圧力に前記高圧容器を維持することであって、前記酸化ケイ素膜が、約100オングストロームと約400オングストロームとの間の均一な厚さを有する、前記高圧容器を維持すること
を含む、酸化ケイ素膜を形成することと、
を含む、方法。 It is a method of forming a silicon oxide film.
Loading the substrate on which the silicon-containing membrane is deposited into the processing area of the high-pressure vessel,
By forming a silicon oxide film on the silicon-containing film,
Exposing the silicon-containing film to an oxidizing medium containing ammonia, wherein the oxidizing medium is selected from the group of steam, oxygen, and peroxide, exposing the silicon-containing film, and about 400 ° C. By maintaining the high pressure vessel at a temperature between and about 505 ° C. and above a pressure of about 10 bar, the silicon oxide film has a uniform thickness between about 100 ongstroms and about 400 ongstroms. To form a silicon oxide film, which comprises maintaining the high pressure vessel.
Including, how.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201962821298P | 2019-03-20 | 2019-03-20 | |
US62/821,298 | 2019-03-20 | ||
PCT/US2020/019394 WO2020190449A1 (en) | 2019-03-20 | 2020-02-23 | Method of growing thick oxide films at low temperature of thermal oxide quality |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022525460A true JP2022525460A (en) | 2022-05-16 |
Family
ID=72520372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021555610A Pending JP2022525460A (en) | 2019-03-20 | 2020-02-23 | How to grow a thick oxide film with high thermal oxidation quality at low temperature |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3942596A4 (en) |
JP (1) | JP2022525460A (en) |
KR (1) | KR20210130247A (en) |
CN (1) | CN113557589A (en) |
TW (1) | TW202104662A (en) |
WO (1) | WO2020190449A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023140541A1 (en) * | 2022-01-24 | 2023-07-27 | 주식회사 에이치피에스피 | Insulation film manufacturing method of semiconductor process |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6265297B1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-07-24 | Micron Technology, Inc. | Ammonia passivation of metal gate electrodes to inhibit oxidation of metal |
TW520453B (en) * | 1999-12-27 | 2003-02-11 | Seiko Epson Corp | A method to fabricate thin insulating films |
EP1124252A2 (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-16 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for processing substrates |
US6818250B2 (en) * | 2000-06-29 | 2004-11-16 | The Regents Of The University Of Colorado | Method for forming SIO2 by chemical vapor deposition at room temperature |
US6835630B2 (en) * | 2002-06-19 | 2004-12-28 | Promos Technologies, Inc. | Capacitor dielectric structure of a DRAM cell and method for forming thereof |
JP2006261434A (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude | Method for forming silicon oxide film |
US20110256734A1 (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Hausmann Dennis M | Silicon nitride films and methods |
-
2020
- 2020-02-23 CN CN202080020204.5A patent/CN113557589A/en active Pending
- 2020-02-23 WO PCT/US2020/019394 patent/WO2020190449A1/en unknown
- 2020-02-23 EP EP20773316.3A patent/EP3942596A4/en active Pending
- 2020-02-23 JP JP2021555610A patent/JP2022525460A/en active Pending
- 2020-02-23 KR KR1020217033596A patent/KR20210130247A/en not_active Application Discontinuation
- 2020-03-03 TW TW109106843A patent/TW202104662A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3942596A4 (en) | 2022-12-07 |
KR20210130247A (en) | 2021-10-29 |
EP3942596A1 (en) | 2022-01-26 |
CN113557589A (en) | 2021-10-26 |
WO2020190449A1 (en) | 2020-09-24 |
TW202104662A (en) | 2021-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7184810B2 (en) | Improving the quality of films deposited on substrates | |
US10636669B2 (en) | Seam healing using high pressure anneal | |
TWI803507B (en) | Method of forming a barrier layer for through via applications | |
TWI713551B (en) | Method for forming aluminum nitride-based film by peald | |
US20190259625A1 (en) | Method for depositing and reflow of a high quality etch resistant gapfill dielectric film | |
TWI636501B (en) | Methods of removing a material layer from a substrate using water vapor treatment | |
TWI436428B (en) | Method for forming ruthenium metal cap layers | |
TW201943075A (en) | Method to fabricate thermally stable low k-FinFET spacer | |
TW201207939A (en) | Method of improving oxide growth rate of selective oxidation processes | |
JP2009004608A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
KR101678266B1 (en) | Device for producing and method for producing semiconductor device | |
KR20170074766A (en) | Conformal doping using dopant gas on hydrogen plasma treated surface | |
JP2010177382A (en) | Film formation method, and plasma film formation apparatus | |
JP2017147417A (en) | Substrate processing method | |
JP3578155B2 (en) | Oxidation method of the object | |
JP2022525460A (en) | How to grow a thick oxide film with high thermal oxidation quality at low temperature | |
KR102184690B1 (en) | Method of filling recess and processing apparatus | |
US20200251340A1 (en) | Methods and apparatus for filling a feature disposed in a substrate | |
US10818490B2 (en) | Controlled growth of thin silicon oxide film at low temperature | |
JP6318744B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2008047752A (en) | Method and apparatus of manufacturing semiconductor device | |
JP2005302892A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2006128288A (en) | Film forming method, semiconductor device, manufacturing method thereof, program, and recording medium | |
US20090087995A1 (en) | Method of substrate treatment, process for producing semiconductor device, substrate treating apparatus, and recording medium | |
JP3639142B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240319 |