发明名称 半导体装置内氮化矽薄膜之氧化
摘要 揭示一种将稳定氮化矽薄膜转成稳定氧化矽薄膜之方法,结果所得氧化矽薄膜之残氮含量低。此乃原位水蒸气产生方法之出乎意外且独特的性质,原因在于氮化矽及氧化矽二者皆属于化学性质极为安定的化合物。也揭示将请求专利之方法应用至微电子装置制造业,例如用于制造晶片上电介质电容器以及金属绝缘体半导体场效电晶体。
申请公布号 TW548695 申请公布日期 2003.08.21
申请号 TW091111854 申请日期 2002.06.03
申请人 万国商业机器公司;东芝股份有限公司 日本 发明人 亚尼W 波勒汀;强纳森E 法特米耶;菲利普L 法莱兹;杰弗瑞D 吉尔伯特;欧勒葛 谷鲁斯泉寇;卡罗J 汉纳;瑞杰若 杰米;胜又 良太
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种将氮化矽薄膜至少部分转成氧化矽薄膜之方法,该方法包含下列步骤:提供一氮化矽薄膜;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;此处氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及将至少部分氮化矽薄膜转成氧化矽薄膜。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该氮化矽薄膜为连续薄膜。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该氮化矽薄膜为非连续薄膜。4.如申请专利范围第2项之方法,其中该连续氮化矽薄膜具有平面几何。5.如申请专利范围第2项之方法,其中该连续氮化矽薄膜具有垂直几何。6.如申请专利范围第3项之方法,其中该连续氮化矽薄膜具有平面几何。7.如申请专利范围第3项之方法,其中该连续氮化矽薄膜具有垂直几何。8.如申请专利范围第1项之方法,进一步包含下列步骤:沉积光阻层于氧化矽薄膜上;图样化光阻层而形成光罩;蚀刻光罩暴露出之氧化矽薄膜;去除光罩而获得金属光罩氧化矽结构。9.一种使用设计用于氧化矽蚀刻之湿化学去除氮化物层之方法,该方法包含下列步骤:提供一基板其带有氮化矽薄膜;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;其中氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及至少部分转化氮化矽薄膜成为氧化矽薄膜;使用设计用于氧化矽蚀刻之湿化学去除氧化矽薄膜。10.一种制造氮化物-氧化物晶片上电介质电容器之方法,该方法包含下列步骤:提供一第一电极其带有具有暴露部分之氧化矽薄膜;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;其中氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及至少部分转化氮化矽薄膜成为氧化矽薄膜;形成第二电极于氧化矽薄膜上俾制成氮化物-氧化物电介质电容器。11.一种制造氧化物/氮化物/氧化物之晶片上电介质电容器之方法,该方法包含下列步骤:提供一第一电极,带有氧化矽薄膜于第一电极上;提供一氮化矽薄膜其带有暴露部分于氧化矽薄膜上;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;其中氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及将氮化矽薄膜之暴露部分转成第二氧化矽薄膜;形成第二电极于第二氧化矽薄膜上俾制成氧化物/氮化物/氧化物电介质电容器。12.一种制造金属绝缘体半导体场效电晶体之氮化物/氧化物闸电介质之方法,该方法包含下列步骤:提供一半导体薄膜其带有一具有暴露部分之氮化矽薄膜;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;其中氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及将氮化矽薄膜之暴露部分转成氧化矽薄膜;形成一闸极于氧化矽薄膜上俾制成金属绝缘体半导体场效电晶体之氮化物-氧化物闸电介质。13.一种制造金属绝缘体半导体场效电晶体之氧化物/氮化物/氧化物闸电介质之方法,该方法包含下列步骤:提供一半导体薄膜其带有一氧化矽薄膜;提供具有暴露部分之氮化矽薄膜于氧化矽薄膜上;对氮化矽薄膜提供约100托耳至约0.1托耳之低压环境;将氢气及氧气引进低压环境;维持低压环境于约600℃至约1200℃温度经历预定量时间;其中氢气及氧气于低压环境反应,快速氧化氮化矽薄膜,以及将氮化矽薄膜之暴露部分转成第二氧化矽薄膜;形成闸极于第二氧化矽薄膜,俾制成金属绝缘体半导体场效电晶体之氧化物/氮化物/氧化物闸电介质。图式简单说明:图1为透射电子显微术(TEM)剖面图,显示标准氧化过程中氮化矽之氧化。图2为TEM剖面图,显示原位水蒸气产生过程中氮化矽的氧化。图3为图2所示衬垫氮化物侧边上氧化物层之电子能耗损光谱术(EELS)光谱。图4(a)及4(b)显示厚度校正用之奥格深度侧绘。图5(a)-5(d)显示氧化后氮化物薄膜之奥格深度侧绘。图6显示氧化厚度呈氧化时间之函数。图7(a)-7(e)以剖面图显示根据氧化物金属光罩具体实施例之过程。图8(a)-8(c)以剖面图显示于氧化物蚀刻溶液去除氮化矽薄膜之具体实施例之过程。图9(a)-9(c)以剖面图显示于制造氮化物-氧化物晶片上电介质电容器之具体实施例之过程。图10(a)-10(c)以剖面图显示制造氧化物/氮化物/氧化物晶片上电介质电容器之具体实施例之过程。
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