CN1940129A - 高密度电浆化学气相沉积反应器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种高密度电浆化学气相沉积反应器及方法。该高密度电浆化学气相沉积方法，首先，激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的电浆，且引导电浆至一半导体晶圆上的密集区域中。接着，以额外的热源加热半导体晶圆。最后，于半导体晶圆上沉积电浆中的一物质。该高密度电浆化学气相沉积反应器包括一反应室；一激发源，用以激发一气体混合物；一半导体晶座，用以承载一半导体晶圆；以及额外的一加热元件，设置于该反应室内，以提供热能来加热该半导体晶圆。本发明可改善现有的高密度电浆化学气相沉积方法。

Description

高密度电浆化学气相沉积反应器及方法
技术领域
本发明涉及一种制造半导体元件的方法，特别是涉及一种高密度电浆化学气相沉积(high density plasma chemical vapor deposition；HDPCVD)的方法。本发明还涉及用于该方法的高密度电浆化学气相沉积反应器。
背景技术
一般而言，半导体元件所需的薄膜材料，皆可藉由化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)制程而得。现有CVD反应器有许多种设计，大致上可依反应器内的操作压力来加以区分，例如常压化学气相沉积(Atmospheric-pressure chemical vapor deposition；APCVD)反应器或减压化学气相沉积(reduced-pressure chemical vapor deposition)反应器。其中，减压化学气相沉积反应器通常具有两种类型。一种类型是低压化学气相沉积(low-pressure chemical vapor deposition；LPCVD)反应器，其以热能作为能量输出。另一种类型则是电浆辅助化学气相沉积(plasma-assiste chemical vapor deposition)反应器、电浆加强式化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)反应器、或高密度电浆化学气相沉积(high-density chemical vapor deposition；HDCVD)反应器，其皆以电浆与热能作为能量输出。
常压化学气相沉积通常是在质传限制下操作的。一般而言，晶圆表面上的反应气体分子可能会不够，此时，需改变反应器的设计，让每一晶圆表面上都具有最佳的反应气体流量。常压化学气相沉积最常用来沉淀二氧化硅与掺杂氧化物。传统上，这些薄膜是用于内层介电层(interlayerdielectric)、保护膜层或用来平坦化不均匀的表面。一般而言，可以在低温的条件下，约450℃至500℃，以硅甲烷为硅源，来进行常压化学气相沉积二氧化硅的沉淀。或者，也可以在温度约为450℃时，以四乙基硅烷(tetraethylorthosilicate；TEOS)/臭氧为硅源，来进行二氧化硅的沉淀。
低压化学气相沉积则是在最小压力约4.1托耳(torr)至5托耳(torr)，且反应温度为300℃至900℃的条件下，进行化学气相沉积反应。低压化学气相沉积通常是在反应速率限制下操作。在此减压的情况下，由于反应气体分子的扩散性会增加，所以气体到晶圆的质量传递就不会再受限于反应速率。因为这种质量传递的状态，所以反应器内的气流条件变得不那么重要。如此一来，则可使反应器的设计达到最大的晶圆容量，也就是说，晶圆可以紧密的排列在一起，只要温度能控制好，薄膜就会均匀地沉积于晶圆表面上。低压化学气相沉积反应器的设计是一种热壁式(hot-wall)的反应器，可以均匀地控制温度。
有三种化学气相沉积反应器是以电浆与热能作为能量的来源，以进行化学反应。第一种为电浆辅助化学气相沉积，其在真空中利用射频电力做为电源，让反应气体分子解离(breakup)。其中，上述射频电力的频率可依需求而定，一般而言，所使用的频率约为40kHz、400kHz、13.56MHz与2.45GHz(微波电力)。包括分子片段或自由基(radicals)的化学反应物种很容易与其他原子键结，以于晶圆表面上形成薄膜。而气态的副产物会被真空抽气系统移除。为了要增强晶圆表面的反应，通常会加热晶圆，并且移除不必要的污染物，如氧。
第二种为电浆加强式化学气相沉积(PECVD)，其利用电浆来进行化学气相沉积反应。电浆加强式化学气相沉积与低压化学气相沉积的最重要不同处是在于，电浆加强式化学气相沉积所需的温度较低。举例来说，使用低压化学气相沉积来沉积氮化硅，其所需的温度为800℃至900℃。而利用电浆加强式化学气相沉积来沉积氮化硅，所需的温度仅为约350℃。现有电浆加强式化学气相沉积反应器主要为一冷壁式(cold-wall)电浆反应器，而晶圆会放在晶座上加热。再者，必须控制沉积的参数，以确保温度梯度不会影响到薄膜厚度的均匀性。冷壁式反应室会产生一些微粒，所以需要一些停工时间来清理。
第三种为高密度电浆化学气相沉积(HDPCVD)，其一种在低压的条件下，利用高密度的气体混合物来进行反应的化学气相沉积法。高密度电浆化学气相沉积主要的好处是，可以在沉积温度为300℃至400℃时，沉积薄膜且填满具有较高深宽比(aspect ratios)的沟渠。高密度电浆化学气相沉积一开始是应用于内层介电层上，但其亦用来沉积第一层的内介电层、浅沟渠隔离、蚀刻终止层以及低介电常数的介电层。高密度电浆化学气相沉积反应是一种化学反应，其使用两种或两种以上气体先驱物。为了形成高密度电浆，通常会使用射频电力或微波电力作为反应源，来激发气体混合物，并引导电浆离子至晶圆表面上的密集区域。其中，上述的高密度电浆的反应源有许多种，例如电子回旋共振(electron cyclotron resonance)、电感耦合式电浆(inductively coupled plasma)以及螺旋波(Helicon)。
然而，使用高密度电浆化学气相沉积会有许多问题，例如电浆反应源的操作性能以及反应室的设计细节等，所以这个方法必须用在制作大体积的晶圆上。此外，另个一特别的问题是，高密度电浆会增加晶圆的热负担，进而导致晶圆的温度过高。因此，现有高密度电浆化学气相沉积反应器会包含冷却系统，以控制晶圆沉积温度。其中，上述的冷却系统包含利用静电吸盘(electrostatic chuck)的出入口，通入氦气至晶圆的整个背面来冷却晶圆。由于通入的氦气在晶圆与静电吸盘之间会产生热导电途径，因此能冷却晶圆与晶座。
高密度电浆化学气相沉积反应通常是使用硅甲烷来作为硅的前驱物，以及使用氧气作为氧的前驱物，此外，还会加入氩以提高溅击蚀刻的效应。高密度电浆化学气相沉积也可以利用磷与四氟化硅，来沉积磷硅玻璃(phosphosilicate glass；PSG)与氟硅玻璃(fluorinated silicate glass；FSG)。
然而，此溅击会衍生出其他的问题。请参照图1至图3，其是一种现有高溅击速率制程的结构示意图。在图1中，分子10，例如为二氧化硅，会溅击到沟渠12之上，以填入沟渠12中且形成二氧化硅层14。在高溅击速率制程中，分子10通常会轰击沟渠12的角缘，且粘在沟渠12的侧壁16上。接着，如第2图所示，则会沿着沟渠12的侧壁上方形成一悬突结构18。最后，如第3图所示，侧壁16上的悬突结构18会互相连在一起，且在沟渠12中形成一孔洞20。
请参照图4至图6，其是一种现有低溅击速率制程的结构示意图。在图4中，分子10，例如二氧化硅，会溅击到沟渠12上。然而，由于此制程的溅击速率相当慢，所以分子10不会有粘在沟渠12的侧壁16上的倾向。但是，分子10却会沉积在沟渠12的底部22上。然而，一旦溅击速率相当缓慢时，则很容易在沟渠12中形成孔洞。如图5所示，当沉积二氧化硅的沉积速率/溅击速率比约为10时，则会在沟渠12中形成孔洞20。如图6所示，当沉积二氧化硅的沉积速率/溅击速率比增加至约20时，则会在沟渠12中形成孔洞20。
因此，有必要提供一种改良的高密度电浆化学气相沉积制程，以解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的高密度电浆化学气相沉积制程存在的缺陷，而提供一种新的高密度电浆化学气相沉积反应器及方法，所要解决的技术问题是使其能够改善现有的高密度电浆化学气相沉积制程，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其包括如下步骤：激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的一电浆，且引导该电浆至一半导体晶圆上的一密集区域中；以额外的一加热源加热该半导体晶圆；以及沉积该电浆中的一物质于该半导体晶圆上。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的物质沉积于该半导体晶圆中的一沟渠内，以形成一浅沟渠隔离结构。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的物质包含二氧化硅。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的气体混合物包含硅甲烷、氧气与一轻轰击物种。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的轻轰击物种包含氦气或氢气。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的气体混合物包含四乙基硅以及氦气或氢气。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其更包括提供一溅击蚀刻剂的步骤，该溅击蚀刻剂包含至少一氢离子或氦离子。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的加热半导体晶圆的步骤包括提供一电阻加热能于该半导体晶圆上。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的更包括承载该半导体晶圆于一晶座上的步骤，该晶座具有一流动管道，且该流动管道作为一加热气体或一加热液体的通道，用以加热该半导体晶圆。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的更包括提供一反应室的步骤，且该反应室包含一晶座与至少一加热元件，该晶座用以承载该半导体晶圆，该加热元件用以输出热能，以加热该半导体晶圆。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的半导体晶圆加热至至少600℃。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的半导体晶圆加热至至少650℃。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其包括如下步骤：激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的一电浆，且引导该电浆至一半导体晶圆的上表面上的一密集区域中，其中该电浆包含一溅击蚀刻剂，该溅击蚀刻剂包含至少一氢离子或氦离子；以及沉积该电浆中的一物质于该半导体晶圆的上表面。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其更包括加热该半导体晶圆的步骤。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其中所述的加热该半导体晶圆的步骤包括供应一电阻加热能于该半导体晶圆上。
前述的高密度电浆化学气相沉积方法，其更包括承载该半导体晶圆于一晶座上的步骤，该晶座具有一流动管道，且该流动管道作为一加热气体或一加热液体，以加热该半导体晶圆。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种高密度电浆化学气相沉积反应器，其特征在于其包括：一反应室；一激发源，用以激发一气体混合物；一半导体晶座，用以承载一半导体晶圆；以及额外的一加热元件，设置于该反应室内，以提供热能来加热该半导体晶圆。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其中所述的反应室包括复数个反应侧壁与一圆盖，其中该加热元件设置于该些反应壁或该圆盖之上。
前述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其中所述的加热元件包括一电阻加热元件。
前述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其中所述的加热元件包括至少一气体热交换器或一液体热交换器。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为了达到上述目的，本发明提供了一种高密度电浆化学气相沉积方法。首先，激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的电浆，且引导电浆至一半导体晶圆上的密集区域中。接着，以额外的加热源加热半导体晶圆。最后，于半导体晶圆上沉积来自电浆中的一物质。
在本发明的一实施例中，此半导体晶圆具有一薄膜，且薄膜内具有一开口。上述的物质沉积于此开口内。
在本发明的一实施例中，上述的物质会沉积于半导体晶圆中的一沟渠中，以形成一浅沟渠隔离结构。
根据本发明的另一实施例，提供一种高密度电浆化学气相沉积方法。首先，激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的电浆，且引导电浆至半导体晶圆上的密集区域中。其中，电浆包含一溅击蚀刻剂，溅击蚀刻剂包含氢离子或氦离子。接着，于该半导体晶圆的上沉积电浆中的一物质。
在本发明的一实施例中，包含一高密度电浆化学气相沉积反应器，且此高密度电浆化学气相沉积反应器具有反应室、晶座与位于晶座中的一加热元件。
在本发明的一实施例中，高密度电浆化学气相沉积反应器具有反应室、激发源、晶座以及一额外的加热元件。其中，激发源用以激发气体混合物。上述的晶座用以承载一晶圆。上述的加热元件位于反应室内，以提供热能来加热晶圆。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1至图3，其是一种现有高溅击速率制程的结构示意图。
图4至图6，其是一种现有低溅击速率制程的结构示意图。
图7是本发明一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积方法的流程图。
图8是本发明一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积反应器的结构示意图。
图9是本发明的另一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积反应器的结构示意图。
图10是本发明一实施例的具有第一电阻加热元件与第二电阻加热元件的半导体晶座的示意图。
图11是本发明一实施例的具有流动管道的半导体晶座示意图。
图12是本发明一实施例的一具有浅沟渠结构的半导体元件的剖面结构示意图。
10：分子                                       12：沟渠
14：二氧化硅层                                 16：侧壁
18：悬突结构                                   20：孔洞
22：底部                                       24-28：步骤
30、50：高密度电浆化学气相沉积反应器           32：反应室
34：感应线圈                                   36：射频电力
37、92：偏压射频                               40：晶圆吸盘
42：半导体晶圆                                 44、80：流动管道
46：电浆                                       48：加热器
52：磁性线圈                                   54：微波电力
56：第一电阻加热元件                           58：第二电阻加热元件
60：半导体元件                                 62：p+硅基材
64：p-磊晶层                                   66：n井
68：p井                                        70：氧化层
72：氮化物层                                   74：浅沟渠结构
82：侧壁                                       84：圆盖
90：磁场线
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的高密度电浆化学气相沉积反应器及方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参照图7，其是本发明一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积方法的流程图。在步骤24中，高密度电浆化学气相沉积方法是一种在低压(几毫托耳或更少)的条件下，将高密度气体混合物导入反应室内的半导体晶圆的表面上。为了形成高密度电浆，利用一反应源，例如射频电力或微波电力，来激发气体混合物，并引导电浆离子至晶圆表面的密集区中。其中，上述的高密度电浆的反应源有许多种，例如可以为电子回旋共振、电杆耦合式电浆以及螺旋波，但并不限于此。
高密度电浆化学气相沉积方法会同时进行沉积与蚀刻反应，且此蚀刻反应是利用偏压电力与介电材料，来完成高深宽比的沟填，而且不形成任何孔洞。本发明的一实施例，步骤26使用轻轰击物种，例如氦或氢。在本发明的一实施例中，可以只使用一种轻轰击物种。在本发明的另一实施例中，更可以同时使用轻轰击物种(如氦且/或氢)以及重轰击物种(如氩)，并不以此限定本发明的范围。轻轰击物种用于蚀刻反应中。相较于重轰击物种，轻轰击物种所产生的热能较少。步骤28中，在高密度电浆化学气相沉积法中，利用额外的加热源来加热半导体晶圆。在本发明的一实施例中，半导体晶圆会被加热至为600℃或600℃以上。在本发明的另一实施例中，半导体晶圆会被加热至大于600℃以上的温度。在本发明的再一实施例中，半导体晶圆会被加热至大于650℃以上的温度。
请参照图8，绘示本发明一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积反应器的结构示意图。在图8中，高密度电浆化学气相沉积反应器30包含一反应室32、感应线圈34、射频电力36以及偏压射频37。反应室32具有侧壁82与圆盖84。半导体晶座40上，例如可为晶圆吸盘，用以承载一半导体晶圆42。在本发明的一实施例中，流动管道44位于晶座40之中，其作为一冷却气体，例如氦。或是，流动管道44作为一加热材料，例如加热气体或加热液体，以加热半导体晶圆42。本发明的一实施例，加热器48设置于反应室32的至少一侧壁82且/或圆盖84上。加热器48包含至少一气体热交换器与一液体热交换器。高密度电浆化学气相沉积反应器30会在半导体晶圆42的上产生电浆46。
请参照图9，其是本发明的另一实施例的一种高密度电浆化学气相沉积反应器的结构示意图。在图9中，高密度电浆化学气相沉积反应器50包含一反应室32。其中，反应室32具有侧壁82与圆盖84。在此实施例中，以一微波电力54作为反应源，且微波电力54设置于圆盖84之内。磁性线圈52设置于反应室32的周围，且会产生磁场线90。其中，此磁场线90会引导反应室32中的电浆46。高密度电浆化学气相沉积反应器50包含偏压射频92与半导体晶座40，例如晶圆吸盘。其中，晶座40用以承载半导体晶圆42。流动管道44位置于晶座40中，其用来提供一冷却流体，例如氦，或者是用来提供一加热流体，例如加热气体或加热液体，以加热半导体晶圆42。加热器48设置于反应室32的至少一侧壁82且/或圆盖84上。加热器48设置于反应室32的至少一侧壁82且/或圆盖84上，且其包含至少一气体热交换器与一液体热交换器。
如图10所示，半导体晶座40包含一第一电阻加热元件56。其中，上述的第一电阻加热元件56环设于半导体晶座40上。或者，更可以包含第二电阻加热元件58，且其环设于半导体晶座40的内侧。第一与第二电阻加热元件56、58分别操作，以防止在半导体晶座40与半导体晶圆42上产生热点(hotspots)。
如图11所示，半导体晶座40包含一流动管道80。在高密度电浆化学气相沉积法中，流动管道80承载一加热流体，例如气体或液体，以加热半导体晶圆。
如图12所示，半导体元件60包含p+硅基材62与位于其上的p-磊晶层64。n井66与p井68形成于p-磊晶层64之上。氧化层70形成于磊晶层64、n井66与p井68的上表面上。氮化物层72选择性地设置于部分半导体元件之上。在本发明的一实施例中，以高密度电浆化学气相沉积法来沉积二氧化硅，以形成浅沟渠结构74。
本发明的一实施例在高密度电浆化学气相沉积反应器内导入气体混合物，且利用射频电力且/或微波电力来激发气体混合物。其中，上述的气体混合物可以为各种材料，包含硅甲烷、氧与轻轰击物种(例如为氦或氢)，但并不限于此。或者，气体混合物可以包含四乙基硅(TEOS)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1、一种高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其包括如下步骤：
激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的一电浆，且引导该电浆至一半导体晶圆上的一密集区域中；
以额外的一加热源加热该半导体晶圆；以及
沉积该电浆中的一物质于该半导体晶圆上。
2、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的物质沉积于该半导体晶圆中的一沟渠内，以形成一浅沟渠隔离结构。
3、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的物质包含二氧化硅。
4、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的气体混合物包含硅甲烷、氧气与一轻轰击物种。
5、根据权利要求4所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的轻轰击物种包含氦气或氢气。
6、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的气体混合物包含四乙基硅以及氦气或氢气。
7、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其更包括提供一溅击蚀刻剂的步骤，该溅击蚀刻剂包含至少一氢离子或氦离子。
8、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的加热半导体晶圆的步骤包括提供一电阻加热能于该半导体晶圆上。
9、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其更包括承载该半导体晶圆于一晶座上的步骤，该晶座具有一流动管道，且该流动管道作为一加热气体或一加热液体的通道，用以加热该半导体晶圆。
10、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其更包括提供一反应室的步骤，且该反应室包含一晶座与至少一加热元件，该晶座用以承载该半导体晶圆，该加热元件用以输出热能，以加热该半导体晶圆。
11、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的半导体晶圆加热至至少600℃。
12、根据权利要求1所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的半导体晶圆加热至至少650℃。
13、一种高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其包括如下步骤：
激发一气体混合物，以产生具有复数个离子的一电浆，且引导该电浆至一半导体晶圆的上表面上的一密集区域中，其中该电浆包含一溅击蚀刻剂，该溅击蚀刻剂包含至少一氢离子或氦离子；以及
沉积该电浆中的一物质于该半导体晶圆的上表面。
14、根据权利要求13所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其更包括加热该半导体晶圆的步骤。
15、根据权利要求14所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其中所述的加热该半导体晶圆的步骤包括供应一电阻加热能于该半导体晶圆上。
16、根据权利要求13所述的高密度电浆化学气相沉积方法，其特征在于其更包括承载该半导体晶圆于一晶座上的步骤，该晶座具有一流动管道，且该流动管道作为一加热气体或一加热液体，以加热该半导体晶圆。
17、一种高密度电浆化学气相沉积反应器，其特征在于其包括：
一反应室；
一激发源，用以激发一气体混合物；
一半导体晶座，用以承载一半导体晶圆；以及
额外的一加热元件，设置于该反应室内，以提供热能来加热该半导体晶圆。
18、根据权利要求17所述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其特征在于其中所述的反应室包括复数个反应侧壁与一圆盖，其中该加热元件设置于该些反应壁或该圆盖之上。
19、根据权利要求17所述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其特征在于其中所述的加热元件包括一电阻加热元件。
20、根据权利要求17所述的高密度电浆化学气相沉积反应器，其特征在于其中所述的加热元件包括至少一气体热交换器或一液体热交换器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111627831A (zh) * 2020-03-31 2020-09-04 山东职业学院 一种半导体芯片生产制备系统的加热结构

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641581B1 (ko) * 2005-12-29 2006-11-01 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 패시베이션층 형성 방법
US7892942B2 (en) * 2007-07-09 2011-02-22 Micron Technology Inc. Methods of forming semiconductor constructions, and methods of forming isolation regions
US10832904B2 (en) 2012-06-12 2020-11-10 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of oxygen doped silicon carbide films
US9234276B2 (en) 2013-05-31 2016-01-12 Novellus Systems, Inc. Method to obtain SiC class of films of desired composition and film properties
US10211310B2 (en) 2012-06-12 2019-02-19 Novellus Systems, Inc. Remote plasma based deposition of SiOC class of films
US10325773B2 (en) 2012-06-12 2019-06-18 Novellus Systems, Inc. Conformal deposition of silicon carbide films
US9371579B2 (en) 2013-10-24 2016-06-21 Lam Research Corporation Ground state hydrogen radical sources for chemical vapor deposition of silicon-carbon-containing films
US20150206803A1 (en) * 2014-01-19 2015-07-23 United Microelectronics Corp. Method of forming inter-level dielectric layer
US20160314964A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Lam Research Corporation Gap fill using carbon-based films
US9837270B1 (en) 2016-12-16 2017-12-05 Lam Research Corporation Densification of silicon carbide film using remote plasma treatment
KR102550651B1 (ko) 2018-06-22 2023-07-05 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그의 제조 방법
US10840087B2 (en) 2018-07-20 2020-11-17 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of boron nitride, boron carbide, and boron carbonitride films
WO2020081367A1 (en) 2018-10-19 2020-04-23 Lam Research Corporation Doped or undoped silicon carbide deposition and remote hydrogen plasma exposure for gapfill
US20230051200A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Applied Materials, Inc. Seam-free gapfill deposition

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4753901A (en) * 1985-11-15 1988-06-28 Ncr Corporation Two mask technique for planarized trench oxide isolation of integrated devices
CN1023239C (zh) 1988-07-14 1993-12-22 佳能株式会社 利用分别生成的多种活性气体制备大面积沉积膜的装置
ATE234925T1 (de) 1991-07-19 2003-04-15 Univ Queensland Impfstoffe gegen papillomavirus
US5716890A (en) * 1996-10-18 1998-02-10 Vanguard International Semiconductor Corporation Structure and method for fabricating an interlayer insulating film
US6395150B1 (en) * 1998-04-01 2002-05-28 Novellus Systems, Inc. Very high aspect ratio gapfill using HDP
US6200911B1 (en) * 1998-04-21 2001-03-13 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for modifying the profile of narrow, high-aspect-ratio gaps using differential plasma power
US6759306B1 (en) * 1998-07-10 2004-07-06 Micron Technology, Inc. Methods of forming silicon dioxide layers and methods of forming trench isolation regions
US6461529B1 (en) * 1999-04-26 2002-10-08 International Business Machines Corporation Anisotropic nitride etch process with high selectivity to oxide and photoresist layers in a damascene etch scheme
US6812153B2 (en) * 2002-04-30 2004-11-02 Applied Materials Inc. Method for high aspect ratio HDP CVD gapfill
US6613657B1 (en) * 2002-08-30 2003-09-02 Advanced Micro Devices, Inc. BPSG, SA-CVD liner/P-HDP gap fill
US7335609B2 (en) * 2004-08-27 2008-02-26 Applied Materials, Inc. Gap-fill depositions introducing hydroxyl-containing precursors in the formation of silicon containing dielectric materials
US6808748B2 (en) * 2003-01-23 2004-10-26 Applied Materials, Inc. Hydrogen assisted HDP-CVD deposition process for aggressive gap-fill technology
KR100470973B1 (ko) * 2003-02-26 2005-03-10 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학기상증착 공정
KR20050000871A (ko) * 2003-06-25 2005-01-06 동부아남반도체 주식회사 고밀도 플라즈마 갭필 향상 방법
US7056833B2 (en) * 2003-09-23 2006-06-06 Micron Technology, Inc. Methods of filling gaps and methods of depositing materials using high density plasma chemical vapor deposition
US6989337B2 (en) * 2003-10-02 2006-01-24 United Microelectric Corp. Silicon oxide gap-filling process
KR100518602B1 (ko) * 2003-12-03 2005-10-04 삼성전자주식회사 돌출된 형태의 채널을 갖는 모스 트랜지스터 및 그 제조방법
US7163896B1 (en) * 2003-12-10 2007-01-16 Novellus Systems, Inc. Biased H2 etch process in deposition-etch-deposition gap fill
US7344996B1 (en) * 2005-06-22 2008-03-18 Novellus Systems, Inc. Helium-based etch process in deposition-etch-deposition gap fill
US7211196B2 (en) * 2004-03-26 2007-05-01 Tokyo Electron Limited Method and system of discriminating substrate type
US7332409B2 (en) * 2004-06-11 2008-02-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming trench isolation layers using high density plasma chemical vapor deposition
KR100555573B1 (ko) * 2004-09-10 2006-03-03 삼성전자주식회사 Ｓｅｇ막에 의해 확장된 접합영역을 갖는 반도체 소자 및그의 제조방법
US7381451B1 (en) * 2004-11-17 2008-06-03 Novellus Systems, Inc. Strain engineering—HDP thin film with tensile stress for FEOL and other applications
US20060177600A1 (en) * 2005-02-08 2006-08-10 Applied Materials, Inc. Inductive plasma system with sidewall magnet
US7189639B2 (en) * 2005-02-10 2007-03-13 Applied Materials, Inc. Use of germanium dioxide and/or alloys of GeO2 with silicon dioxide for semiconductor dielectric applications
US7468326B2 (en) * 2005-08-24 2008-12-23 United Microelectronics Corp. Method of cleaning a wafer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111627831A (zh) * 2020-03-31 2020-09-04 山东职业学院 一种半导体芯片生产制备系统的加热结构
CN111627831B (zh) * 2020-03-31 2023-06-16 山东职业学院 一种半导体芯片生产制备系统的加热结构

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US8021992B2 (en) 2011-09-20
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