TW563181B - Oxide film forming method - Google Patents

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Shingo Hishiya
Koji Akiyama
Yoshikazu Fufurusawa
Kimiya Aoki
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Tokyo Electron Ltd
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Description

563181 A7 B7 五、發明説明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於例如在由矽等所構成之晶圓的表面形成 氧化膜之氧化膜形成方法。 【背景技術】 在於半導體裝置的製造，對由矽等所構成之晶圓進行 各種的處理，但其中有一種爲在晶圓的表面形成氧化膜之 氧化處理，被利用於例如作爲電晶體之閘極絕緣膜來動作 的氧化膜之形成。近年，被要求膜層厚度薄且經過長時間 也有良好的信賴性者做爲此閘極絕緣膜。 對晶圓的氧化膜形成處理係一般將配置於反應容器內 的晶圓，在常壓或減壓條件下的氧氣環境中，利用在例如 7 5 0〜1 1 0 0 °C的高溫之加熱處理來進行。然後，特 別是根據減壓條件下之氧化膜形成方法的話，具有因氧氣 濃度低故氧化膜的生成速度小，因此即使是形成的氧化膜 的膜層厚度薄，也容易地以較大的自由度來控制之優點。 但，在於根據如此高溫低氧氣環境之氧化膜的形成工 序，會有：在晶圓被導入到反應容器內後到實際開始形成 氧化膜之間，也就是反應容器內或晶圓表面的溫度到達預 定之氧化處理溫度之提高溫度過程之間，受到浸蝕晶圓而 在表面會產生皺裂、或受到用來形成低氧氣濃度環境之氮 氣而在晶圓產生氮化爲原因，造成在實際的氧化膜形成工 序所獲得之氧化膜係變成信賴性低脂的氧化膜之問題點。 具體而言，在使用大直徑者作成晶圓之現在，在其全 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 B7___ 五、發明説明（2) 體的面形成膜層厚度及膜層品質的均等性高之優良的氧化 膜是困難的。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，爲了迴避以往的在高溫低氧氣環境下進行氧化 膜形成工序所引起之問題點而形成良好的氧化膜，而進行 下列之方法。 在常壓下執行氧化膜形成工序之情況時，在提昇溫度 的過程利用預先 將反應容器內作成氧化環境，使初期氧化膜形成於晶 圓的表面，而將此作爲保護氧化膜來使用之方法。 在此方法，於提昇溫度的過程，利用在某種程度所控 制的條件下於晶圓形成保護氧化膜，在氧化膜形成工序上 ，可以獲得均等性提昇之氧化膜。 (2 )在常壓下執行氧化膜形成工序的情況時，爲了 由於高溫低氧氣環境而變成信賴性低的氧化膜，預先利用 以過氧化氫等之濕洗淨處理等的化學處理，在晶圓的表面 形成保護氧化膜之方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此方法，由於在保護氧化膜被控制的條件下所形成 ，故在氧化膜形成工序所形成的氧化膜係成爲抑制信賴性 降低之氧化膜。此方法係在提昇溫度的過程，對在低氧氣 環境下進行提昇溫度使保護氧化膜的膜層厚度不會變厚的 情況是有利的。 (3 )在減壓條件下執行氧化膜形成工序的情況時， 利用控制在提昇溫度的過程中之反應容器內的氧氣分壓， 來形成受到控制膜層厚度之保護氧化膜。 ____^___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 563181 A7 ___B7_ 五、發明説明（3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (4 )在常壓下執行氧化膜形成工序的情況時，在提 昇溫度的過程利用進行氮氣等的惰性氣體之稀釋來控制氧 氣分壓，藉此，形成受到控制膜層厚度之保護氧化膜。 但，在上述的方法，會有下列的問題點。 (1 )在於在氧化環境下進行提昇溫度的過程積極地 形成保護氧化膜之方法，必須估計在提昇溫度的過程所形 成的保護氧化膜之膜層厚度的程度後執行氧化膜形成工序 ，但由於不易控制保護氧化膜的膜層厚度，因此相當困難 。在爲了形成例如最後膜層厚度爲2 n m以下之非常薄的 氧化膜之情況下，氧化膜形成工序之操作條件的自由度會 大幅度地降低。 又，雖以如此形成的保護氧化膜厚度係一般膜質低， 但在氧化膜形成工序被重整的情況也多。但特別是在形成 最後膜層厚度爲2 n m之氧化膜的情況下，由於在最後所 獲得的氧化膜，保護氧化膜所佔的部分之比例大，故充分 地重整該保護氧化膜是困難的，其結果，不易形成優良的 氧化膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 且’保護氧化膜的形成係通常在反應容器內或晶圓表 面的溫度分布爲部均等之狀態下進行時，形成在晶圓面內 的保護氧化膜之膜層厚度分布係由於晶圓的表面溫度不均 等而形成不均等性高的膜層厚度分布，結果，最後所形成 的氧化膜是呈膜層厚度分布的均等性顯著低的氧化膜。 (2 )在利用濕洗淨處理，以化學手段形成保護氧化 膜之方法，於濕洗淨過程中’在化學地形成保護氧化膜中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（4) 不可避免地拉入微量的金屬元素，而造成最後所形成的氧 化膜之信賴性降低。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在此方法，晶圓係以濕洗淨形成保護氧化膜後， 到被導入反應容器爲止，由於一旦曝露於大氣環境中，故 產生有機類污染物易附著於晶圓表面之問題。此附著於晶 圓表面之有機物係利用在氧化環境下進行提昇溫度的過程 ，也有可燃燒除去之情況，但由於最後所形成的氧化膜之 均等性及膜層厚度控制性明顯地將低，故不能稱爲優良的 方法。 又，以濕洗淨處理之化學方法形成的保護氧化膜係在 晶圓面內的膜層厚度之均等性、膜層厚度控制性及膜質的 信賴性低之保護氧化膜，其結果，最後所形成的氧化膜係 變成信賴性低之氧化膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (3 )在減壓下進行提昇溫度時形成保護膜之方法係 邊減低氧氣氛壓邊實施的方法，比起在常壓下進行的方法 ，更能夠將保護膜本身薄膜化。對控制最後的膜層厚度其 自由度增加，但仍是由於利用提昇溫度時的氧化膜，故作 爲保護膜的膜層厚度分布係產生晶圓表面溫度不均等而造 成全體膜層厚度也不均等之問題。 (4 )利用在提昇溫度的過程以氮氣控制氧氣分壓， 來形成受控制的膜層厚度之保護氧化膜的方法，因不可避 免產生晶圓的氮化，故如上所述，不易形成優良的氧化膜 〇 如上所述，在以往的氧化膜形成方法，有在晶圓上無法 _-7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） 563181 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5) 有利地形成優良的氧化膜。 本發明係爲了解決上述的問題而成之發明，其目的在 於：提供能在晶圓全體上，針對膜層厚度及膜質，有利地 形成均等性高之優良的氧化膜。 本發明係查明：在以往的氧化膜形成方法由於在氧化 膜形成工序開始前的晶圓之保護氧化膜的形成未在充分地 受控制的條件下來進行，故無法形成定的保護氧化膜，此 事係在氧化膜形成工序所形成的氧化膜爲信賴性低的氧化 膜之真正原因。根據此見解而完成本發明。 【發明揭示】 本發明之氧化膜形成方法，其特徵爲：具有：針對被 配置於反應容器內的晶圓，利用在減壓條件下進行活性氧 化材之氧化處理或包含活性氧化材之環境的氧化處理，在 該晶圓表面形成保護氧化膜之前處理工序；及針對具有在 此前處理工序所獲得的保護氧化膜之晶圓，利用在減壓條 件下於預定的溫度進行氧化處理，在該晶圓表面形成氧化 膜之氧化膜形成工序。 在上述氧化膜形成方法，氧化膜形成工序係在已進行 前處理工序之該反應容器內，接續於該前處理工序後進行 爲佳。 前處理工序係在較氧化膜形成工序低的溫度下進行爲 佳，且在較氧化膜形成工序減壓程度高的減壓條件下來進 行爲佳。 I紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐） ^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 _____B7 五、發明説明（6) 前處理工序之氧化處理係在13·3〜101080 Pa (0·1〜760T〇rr)的減壓條件下，在25 〜6 0 0 °C的溫度進行爲佳。 被使用於前處理工序的氧化處理之活性氧化材係由臭 氧所生成之物，或由〇* (氧活性材）及〇Η * (羥基活性 材）所形成之物爲佳。 又’在前處理工序，到達氧化膜形成工序的晶圓提昇 溫度操作係在養氣分壓1 〇 〇 〇 P a以下的環境，在 7 5 0〜1 1 0 0 t的溫度來進行爲佳。 又，前處理工序係壓力被控制在1 3 · 3〜 101080Pa(0_l 〜760To;rr)，並且氧 氣分壓被控制在1 0 0 0 P a以下爲佳。 且，在氧化膜形成工序的氧化處理係在壓力1 3 3 〜l〇l〇8〇Pa (1〜760Torr)、溫度 7 5 0〜1 1 0 0 °C的條件下，能夠利用從濕氧化法、乾 氧化法、內部燃燒氧化法、含有活性氧化材的環境之氧化 法以及含有氯化氫的環境之氧化法中所選出的方法來進行 〇 本發明之電晶體元件的閘極絕緣膜，其特徵爲：利用 上述的氧化膜形成方法來形成。 又，本發明之電晶體元件的閘極絕緣膜之形成方法， 其特徵爲：以上述的氧化膜形成方法來進行。 若根據本發明之氧化膜形成方法的話，由於針對被配 置於反應容器內的晶圓，利用在減壓條件下進行活性氧化 -----___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
563181 A7 B7 五、發明説明（1) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 材之氧化處理（包括含有活性氧化材的環境之氧化處理） 在其表面形成保護氧化膜，因而在氧化膜形成工序，能夠 於晶圓全體上形成具有膜層厚度及膜質高的均等性之優良 的氧化膜。 其理由係因作爲保護氧化膜所形成之物是充分地具有 均等的膜層厚度與良好的膜質之氧化膜，在到開始氧化膜 形成工序之間，在非控制狀態下能夠確實地發揮所謂自動 地進行晶圓的氧化被有效地控制的效果；其結果，即使氧 化膜全體的膜層厚度薄，其全體也能夠確實且有利地形成 非常優良且均等性高的氧化膜。 然後，利用氧化膜形成工序是在已經進行過前處理工 序的反應容器接續該前處理工序而進行，能夠以非常高的 效率執行預定的處理。 又，前處理工序係利用在較氧化膜形成工序低的溫度 下進行，或利用在較氧化膜形成工序減壓程度高的減壓條 件下進行，可確實地獲得上述的效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在前處理工序，氧化處理係利用在1 3 . 3〜 l〇l〇80Pa (0· 1〜760Torr)的減壓條 件下，在2 5〜6 0 0 °C的溫度進行；又，利用特別是被 使用於前處理工序的氧化處理之活性氧化材是由臭氧所生 成之物，或利用由〇* (氧活性材）及〇Η * (羥基活性材 )所形成之物，可確實地獲得上述的效果。 且，在前處理工序，利用到達氧化膜形成工序的晶圓 提昇溫度操作係在養氣分壓1 0 0 0 P a以下的環境，在 ____- in - __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（8) 7 5 0〜1 1 0 0 °C的溫度來進行，能夠確實地獲得上述 的效果。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在前處理工序，利用壓力被控制在1 3 . 3〜 l〇l〇8〇Pa(〇.l〜76〇Torr)，並且氧 氣分壓被控制在1 0 0 0 P a以下，可確實地獲得上述的 效果。 在氧化膜形成工序的氧化處理，係在壓力1 3 3〜 101080Pa (1 〜76〇T〇rr)、溫度 750 〜1 1 0 0 °c的條件下，以濕氧化法、乾氧化法、內部燃 燒氧化法、含有活性氧化材的環境之氧化法以及含有氯化 氫的環境之氧化法中任一的方法來進行，皆能夠獲得期望 之效果。 然後，特別是利用藉由上述的氧化膜形成方法形成電 晶體元件的閘極絕緣膜，能獲得具有良好的特性及壽命長 的閘極絕緣膜。 【發明之最佳實施形態】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下參照圖面詳細說明本發明。 第1圖係顯示使用於本發明的氧化膜形成方法之批式 縱型氧化處理裝置的一例之結構的說明圖。 此氧化處理裝置1 〇係具備：朝上下方向延伸的圓筒 片犬i具有上部被堵塞的單管結構之例如由石英所製成的反 應容器1 2。 &反應容器1 2的下方，由圓筒狀的不銹鋼所製成的 本紙張尺度適用中關家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 563181 A7 _ _B7 ___ 五、發明説明（与 歧管1 3是在與該反應容器1 2密封地連接狀態下被配置 著。在此歧管1 3的下方配置著蓋體1 4 ，此蓋體1 4係 利用晶舟升降機（未圖示）可朝上下方向移動。 然後’利用蓋體1 4上升堵塞歧管1 3的下端之開口 ，形成密封於反應容器1 2的內部之反應處理室P C。 在蓋體1 4上，載置著例如由石英所構成的晶舟1 5 。爲了形成氧化膜之例如由矽所製成的半導體晶圓1 6係 其複數張是在此晶舟於上下方向隔著預定的間隔被保持著 。然後，利用藉由晶舟升降機蓋體1 4上升而晶舟1 5被 插入到反應谷窃1 2內’被保持於該晶舟1 5的晶圓1 6 係被配置於反應容器1 2內之處理領域P A。 反應容器1 2係在晶舟1 5被插入於內部之狀態下， 在反應容器1 2與晶舟1 5或晶圓1 6的外周緣之間形成 圓筒狀空隙D之大小。此圓筒狀空隙D係考量後述的氣體 流量或反應容器1 2內之壓力等被設定成例如2 0〜5 0 m m程度大小，使在該反應容器1 2內可獲得預期的排氣 電導。 在反應容器1 2的周圍，設置例如由抗發熱體所構成 的提高溫度用加熱器1 7來包圍著該反應容器1 2，利用 此提高溫度用加熱器1 7，將反應容器1 2的內部溫度或 所配置的晶圓1 6的溫度加熱成預定的設定溫度。 另一方面，在歧管1 3，貫通其周壁設置著處理氣體 供給管1 8。使用具有耐腐蝕性的特夫綸（Teflon )製之材 料作爲此處理氣體供給管1 8之管材。位於此處理氣體供 ___________- 19 -____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 __ B7 五、發明説明（1)0 給管1 8的歧管1 3內之前端部分1 8 a係具有彎曲而朝 上方延伸之處理氣體導入部1 8 b，其前端的開口係在反 應容器1 2之圓筒狀空隙D的下端，被配置成面臨於上方 〇 因此，利用此處理氣體導入部1 8 B，處理氣體係基 本上朝圓筒狀空隙D被供給至上方，例如利用在到達反應 容器1 2的上端（頂部）後朝下方擴散，來供給至晶圓 1 6所配置的處理領域P A。 在處理氣體供給管1 8連接著臭氧產生器1 9。這個 例子的臭氧產生器1 9係例如由等離子產生器所構成，由 氧氣生成臭氧。在迫個例子的臭氧產生器1 9連接著淨化 器2 0，在此淨化器2 0連接著氧氣供給管2 0與添加氣 體供給管2 2。 然後，來自氧氣供給管2 1的氧氣、及來自添加氣體 供給管2 2的氮氣或由二氧化碳氣體所構成的添加氣體係 利用淨化器2 2 ，作成在純度的點適合於臭氧的生成之狀 態。具體而言，在達到不純物特別是水分之腐蝕性氣體的 產生被抑制的條件之狀態下，被供給到臭氧產生器1 9。 又在歧管1 3，於與處理氣體供給管1 8貫通的位置 相反側之位置設有排氣口 2 3，在此排氣口連接著排氣管 2 4，在此排氣管2 4介插著複合閥2 5並且連接著真空 泵2 6。 此真空泵2 6係介由排氣管2 4排出反應容器1 2內 的氣體並且將反應容器1 2內作成減壓狀態，複合閥2 5 _____-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 ΟΧ297公釐） 批衣 ；1Τ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 563181 A7 _ _ B7__ 五、發明説明（1)1 係具有利用調整其張開度，來控制反應容器1 2內的壓力 之功能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在歧管1 3的排氣口 2 3之下方，連接著例如供給氮 氣之氮氣供給管2 7。 且，在歧管1 3設置著第2處理氣體供給管3 2。此 第2處理氣體供給管3 2係與處理氣體供給管1 8相同地 具有朝上方彎曲之前端部分3 2 a ，其前端的開口係被配 置成與處理氣體導入部1 8 b並列，在反應容器1 2的圓 筒狀空隙D之下端面臨上方。 此第2處理氣體供給管3 2係依需要，供給使用於各 種處理之處理氣體，例如作爲氧氣供給管來使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，設置控制上述臭氧產生器1 9、淨化器2 0、 氧氣供給管2 1、添加氣體供給管2 2、複合閥2 5、真 空泵2 6、氮氣供給管2 7以及第2處理氣體供給管3 2 等之各部的動作狀態之控制機構（未圖示）。具體而言， 此控制機構係由微處理器、過程控制器等所構成，具有： 測定氧化處理裝置1 0的各部之溫度、壓力等的處理環境 因素，而根據此測定資料將適宜的控制訊號供給至各部之 功能。 在於本發明，使用具有例如上述般的結構之氧化處理 裝置1 0 ，利用如下所述般地處理晶圓，在其表面形成氧 化膜。 第2圖係示意地顯示本發明的氧化膜形成方法之具體 過程之程序圖。如此圖所示，本發明之氧化膜形成方法係 _________- 14 - __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（作 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 被分成：第1階段之前洗淨工序、由第2階段之裝料到接 著的第3階段爲止的前處理工序、及第3階段之氧化膜形 成工序（以下稱爲「成膜工序」）的3個階段。 (前洗淨工序） 此前洗淨工序係洗淨爲了形成有氧化膜之晶圓的表面 之工序，具體而言，晶圓係利用被浸漬於例如低鎔度之氟 酸水溶液，主要是除去形成在晶圓的表面之氧化物，使其 表面乾淨化。 此前洗淨工序之具體條件係不被特別限定，但例如在 溫度2 3 °C、藥液溶度1 v ο 1 %下進行。 此前洗淨工序係也可利用其他的洗淨手段來進行，亦 可組合適宜的洗淨手段來進行。 C前處理工序） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此前處理工序，以下列的4階段之操作來進行：（ 1 )將晶圓導入配置於氧化處理裝置的反應容器內之裝料 操作；（2 )用來將反應容器內作成預定的壓力及溫度條 件之處理條件調整操作；（3 )保護氧化膜形成操作；以 及（4)反應容器內的提昇溫度操作。 (1 )裝料操作 在此裝料操作，對象晶圓係被導入到氧化處理裝置的 反應容器內而被配至於處理領域P A。 -—______________- - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 563181 A7 __B7 五、發明説明（1> (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當參照第1圖的氧化處理裝置1 〇具體地說明時，保 持在前述洗淨工序被洗淨過的晶圓1 6的狀態之晶舟1 5 是被載置於下降的蓋體1 4上。 另一方面，反應處理室P C內之溫度係受到依需要利 用提昇溫度用加熱器1 7來加熱，被控制在已經設定之預 定的裝料溫度t 1。此裝料溫度t 1係例如在例如2 5 °C (室溫）〜6 0 0 °C的範圍內之溫度。 裝料溫度t 1係依被實際使用的保護氧化膜形成手段 的種類或條件而有所不同，但在5 0〜5 5 0 °C的範圍內 爲佳，特別是在2 0 0〜4 0 0 °C的範圍內爲最佳。 在此狀態下，利用未圖示的晶舟升降機使蓋體1 4上 升，將晶舟1 5插入到反應容器1 2內，藉此，將晶圓 1 6配置於反應容器1 2內的處理領域P A (裝料），同 時，利用以蓋體1 4堵塞歧管1 3的下端之開口，而使反 應處理室P C成密封狀態。 (2 )處理條件調整操作 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此處理條件調整操作係爲了接著上述的裝料操作，將 反應處理室P C作成適合於保護氧化膜形成操作之條件而 進行的。 具體而言，進行用來將反應處理室P c作成減壓環境 的操作。 反應處理室P c內的氣體之排氣係使反應容器1 2內 的壓力爲常壓的l〇l〇8〇Pa (760T〇rr)變 ____- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（识 成預定的減壓狀態的壓力：例如1 3 · 3〜2 6 6 0 0 Pa (〇· 1〜260Torr)爲止而進行著。 與上述的減壓化操作並行，進行利用依需要以提昇溫 度用加熱器1 7來加熱，將反應處理室P C的溫度控制成 所設定的預定之保護氧化膜形成溫度t 2之操作。在此操 作的反應處理室P C內之溫度目標値係其次的保護氧化膜 形成操作之保護氧化膜形成溫度t 2。 然後，以上的減壓化操作及加熱操作係反應處理室 P C內之預定的壓力及溫度呈穩定狀態爲止持續地進行必 要的時間：例如1 0〜2 0分鐘之間，藉此，反應處理室 P C的狀態被穩定化。 (3)保護氧化膜形成操作 此操作係在於上述般的反應處理室P C內之壓力及溫 度呈穩定的狀態，在晶圓的表面形成保護氧化膜之操作。 具體而言，停止由氮氣供給管2 7供給氮氣，以預定 的量例如1〜1 0 s 1 m的比例，由氧氣供給管2 1將氧 氣供給至淨化器2 0 ，並且以預定的量例如0 . 〇 〇 8〜 0 · 0 8 s 1 m的比例由添加氣體供給管2 2將氮氣供給 至淨化器2 0。被供給的氧氣及氮氣係利用淨化器2 0作 成適於臭氧的生成之條件後被供給至臭氧產生器1 9。 在臭氧產生器1 9，在供給的氧氣，例如利用等離子 產生器使等離子作用而生成臭氧。然後，含有例如2〜 1 8 v ο 1的臭氧之處理氣體是從臭氧產生器1 9介由處 ___- 17 一_____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 B7 五、發明説明（伤 理氣體供給管1 8被供給，由處理氣體導入部1 8 b在反 應容器1 2內的圓筒狀空隙D朝上方吐出。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此含有臭氧之處理氣體的供給流量係對被配至於處理 領域的晶圓，爲了形成預期的保護氧化膜而作成必要的比 例，實際上’依各種的條件來設定即可，例如設定在1〜 1 〇 S L Μ的範圍。 又，爲了生成活性氧化材，能夠在減壓下，使用將氫 氣（Η2)及氧氣（〇2)供給至直接反應處理室p c之方 法。在此方法，例如在1 3 · 3〜1 3 3 P a的壓力下， 以0 · 1 : 9 9 . 9及9 9 · 9 : 0 · 1的比例供給氫氣 及氧氣即可。 以上的處理氣體之供給係反應處理室p c內的溫度被 維持於保護氧化膜形成溫度t 2，並且在壓力被控制的狀 態下來進行的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 保護氧化膜形成溫度t 2係例如在2 5 °C (室溫）〜 6 0 0 °C的範圍內之溫度，但通常被作成較後續的氧化膜 形成工序之成膜溫度t 3低的溫度，也根據實際所使用的 保護氧化膜形成手段的種類與條件而不同，但在5 0〜 5 5 0 °C的範圍內爲佳，特別實在2 0 0〜4 0 0 °C的範 圍內爲最佳。 保護氧化膜形成溫度t 2亦可與上述裝料溫度t 1爲 相同溫度，亦可爲不同溫度，但實際上，保護氧化膜形成 溫度t 2與裝料溫度t 1爲相同溫度爲佳，在該情況下， 因反應處理室P C內的設定溫度不會產生變化，所以能夠 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 B7 _ 五、發明説明（作 避免隨著溫度條件之變化所產生的弊害，例如在所形成的 保護氧化膜上產生缺陷，並且能夠以高時間效率開始進行 此保護氧化膜形成操作。 在此保護氧化膜形成操作之間，反應處理室P C內的 壓力係被維持在例如1 3 · 3〜1 0 1 0 8 0 P a ( 0 · 1〜7 6 Ο T 〇 r I·)的減壓條件下。 且，此保護氧化膜形成操作係在被控制的時間內所進 行。具體而言，僅執行控制對反應處理室P C內的處理氣 體的供給之時間。此保護氧化膜形成操作時間爲例如1〜 1 3 0分之間。 在於以上的保護氧化膜形成操作，由於供給含有臭氧 的處理氣體，故在反應處理室P C內臭氧被活性化而生成 活性氧化材之氧原子基，這是利用接觸於被配置在處理領 域P A的晶圓1 6 ，除去該晶圓1 6表面的有機物，並且 在該晶圓1 6的表面形成保護氧化膜。 然而，在此保護氧化膜形成操作，利用反應處理室 P C內的溫度被維持在預定的保護氧化膜形成溫度t 2、 且壓力被維持於預定的減壓條件，所形成的保護氧化膜係 膜層厚度非常小且組織緊緻，並且具有均等的膜層厚度。 被形成的保護氧化膜之膜層厚度係例如〇 · 1〜5 n m，特別是〇· 5〜2 n m爲佳。 在圖示的氧化處理裝置1 〇，由於反應容器1 2爲單 管結構且作成在反應容器1 2的內周壁與晶圓1 6的外周 緣之間形成圓筒狀空隙D的狀態，故可獲得適當的排氣電 ------ 1Q - _ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
563181 A7 ____B7_ 五、發明説明（吹 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 導，能穩定地維持臭氧之活性化狀態，並且可容易地將該 反應處理室P C內維持於預定的減壓狀態下。且，處理氣 .體供給管1 8係在其前端部分具有朝上方彎曲的處理氣體 導入部1 8 b、及在與處理氣體供給管1 8相對的位置上 配置排氣口 2 3皆在使反應處理室P C內之電導提昇的點 上爲佳。 又，利用在包圍晶圓1 6所配置的處理領域P A之外 周的圓筒狀空隙D朝上方供給處理氣體，能夠對於在處理 領域P A之晶圓1 6均等地供給處理氣體。這是由於在處 理領域P A處理氣體的流動速度變小，吐出於反應處理室 P C內時的流動速度分布的影響幾乎消失之緣故。 在上述的臭氧產生器1 9 ，由於氧氣與氮氣一同被供 給，故可以獲得高臭氧之產生率。又，由於供給氮氣，雖 在處理氣體中含有氮氧化物（N〇X )，但利用特夫綸製 的管材作爲處理氣體供給管1 8來使用，對於含有氮氧化 物可以獲得高耐腐蝕性，而可消除在反應處理室P C內的 腐鈾所引起之污染物質混入的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (4 )反應容器內的提昇溫度操作 此提昇溫度操作係爲了對藉由以上的保護氧化膜形成 有保護氧化膜之晶圓1 6，移到原目的之成膜工序而進行 的操作。 此提昇溫度操作係形成可開始進行目的之成膜工序的 條件爲止持續進行即可。 __ - 9Π -_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 563181 A7 ___B7_ 五、發明説明（负 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在於此提昇溫度操作，基本上，到達在成膜工序所需 的反應處理室P C內的環境條件，也就是到達成膜工序之 設定溫度爲止，進行加熱操作使該反應處理室p c內的溫 度上升。反應處理室P C內的溫度之提昇溫度速度係不被 特別地限定，但例如在2 0〜2 0 0 °C / m i η爲佳，在 5 0〜1 5 0 °C的範圍內爲更佳。 反應處理室P C內的壓力係依在成膜工序的設定壓力 來控制。具體而言，停止供給含有臭氧之處理氣體，在利 用地2處理氣體供給管3 2以控制的流量供給氧氣或氧氣 與氮氣之狀態下，控制在例如1 3 . 3〜1 Ο 1 0 8 0 Pa (〇 · 1〜760Torr)的壓力下，並且氧氣分 壓係被控制在1 0 0 0 P a以下。 在此提昇溫度操作，反應處理室P C內的晶圓之溫度 成逐漸地上升，但晶圓的內部受到形成在各晶圓的表面之 保護氧化膜所保護，能有效地防止晶圓的氧化在未被控制 的狀態下進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以上利用進行（1 )裝料操作、（2 )處理條件調整 操作、（3 )保護氧化膜形成操作、以及（4 )提昇溫度 操作的4個階段之操作，在反應處理室P C內之晶圓係在 被控制的狀態下於其表面形成保護氧化膜，並且達到原樣 可開始進行成膜工序之狀態。 (成膜工序） 此成膜工序係主要是對上述的晶圓，形成氧化膜之工 ____—--.τ!?\ --- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 B7 五、發明説明（供 序。 在於本發明，此成膜工序係在於氧氣存於反應處理室 p c內之環境，在適當的減壓條件下將晶圓加熱至適宜的 溫度後進行氧化處理。 能夠利用之氧化處理手段係不被特別限定，依舊可以 利用以往皆知之氧化膜形成手段。例如，能夠利用由使用 水蒸氣之濕氧化法、使用臭氧之其他的氧含有氣體之乾氧 化法、使用在反應處理室內使適宜的氣體燃燒而獲得氧化 性氣體之內部燃燒氧化法、活性氧化材之氧化法、以及含 有氯化氫的環境之氧化法所選擇之手段，也可以這些方法 組合利用。 在此成膜工序，處理反應室P C內的壓力係由於所利 用的氧化處理手段而有所不同，爲例如1 3 3〜 l〇l〇8〇Pa (1〜76〇Torr)即可，溫度係 通常在750〜1100 °C的範圍。 利用此成膜工序，在晶圓的表面（嚴密來說是接連著 保護氧化膜之領域）形成氧化膜，此氧化膜係利用以對具 有藉由上述的特定條件形成的保護氧化膜之晶圓的成膜工 序之氧化膜，成爲非常優良的氧化膜，並且在晶圓的全體 ，即使爲膜層厚度爲例如5 n m之情況下，也在膜層厚度 及膜質上具有高均等性之氧化膜。 如此，若根據上述方法的話’由於雖然膜層厚度薄’卻 可形成組織性緊緻且在晶圓全體上具有高均等性的氧化膜 ，該氧化膜形成方法係作爲構成電晶體元件的閘極絕緣膜 _______- 99 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
563181 A7 __B7 五、發明説明（本 的形成方法非常有效，該閘極絕緣膜係成具有良好的特性 與壽命長的閘極絕緣膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在於前處理工序，利用進行提昇溫度操作作爲其 最後的操作，成膜工序係可在依舊將晶圓配置於前處理工 序已經結束的反應處理室P C內之狀態下，即不需將晶圓 取出至外部而執行。因此，以成膜工序爲中心來看，保護 氧化膜形成操作係以所謂的原位處理（in-situ ;在同一裝置 的連續處理）來進行。然後，如此在同一的反應處理室 P C，接續前處理工序進行成膜工序係在能夠將氧化膜形 成的效率作成非常高者、且晶圓不會被污染之點，非常有 利。 由於保護氧化膜形成操作是使用含有臭氧之處理氣體 來進行，故成膜工序係以乾氧化法來進行爲佳。在此情況 ’是因爲爲了執行保護氧化膜形成操作及成膜工序而能夠 共用多數的設備。 利用乾氧化法進行成膜工序的情況之條件係不被特別 限定，在例如壓力133〜101080Pa (1〜 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 6〇T 〇 r r )的條件下，進行1〜3 0 0分鐘的處理 即可。 當成膜工序結束時，利用由氮氣供給管2 4供給預定 量的氮氣：例如2 0 s 1 m的比例供給1 5分鐘之氮氣， 使反應處理室P C返回到常壓，並且使溫度降低至2 0〜 6 0 0 t。之後，驅動晶舟升降機使蓋體1 4下降，進行 將晶舟1 5由反應處理室P C排出之卸載。 ___-9λ-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（2)1 以上，具體地說明過關於本發明之氧化膜形成方法， 但爲了實施本發明之方法所使用的氧化處理裝置係不被特 別限定。 例如，在上述，說明過使用第1圖所示的批式縱型氧 化處理裝置，但即使是葉片式氧化處理裝置也可實施本發 明之方法。又，用來構成反應處理室的反應容器等之結構 也自由，例如亦可由內管與外管所構成之雙重管構造。 …實施例… 以下，說明關於本發明之實施例，但本發明係不被限 定於此。 基本上使用具有第1圖所示的結構之氧化處理裝置， 隨著第3圖所示的程序，執行以下的各工序。 (前洗淨工序） 利用將直徑8英寸之矽晶圓在濃度1 v ο 1 %的氟化 氫水溶液且在溫度2 3 °C對犧牲氧化膜的膜層厚度進行 3 0 %之過浸蝕處理，來進行前洗淨工序。 (前處理工序） 裝料操作 將在前洗淨工序所獲得的晶圓1 0 0張保持於石英製 晶舟1 5 ，將此載置於蓋體1 4 ’以氮氣1 9 . 8 s 1 m 、氧氣0 . 2 s 1 m的比例供給至反應處理室P C，而邊 _-94 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（本 將反應處理室P C內控制在溫度3 0 0 °C、壓力 l〇1080Pa (760Torr)，邊在室溫插入於 反應容器1 2內，而將晶圓1 6配置於處理領域P A。 (2 )處理條件調整操作 利用減壓化操作，將反應處理室P C內的壓力作成 1 3 · 3 P a以下，並且利用控制提昇溫度用加熱器1 7 ’將反應處理室P C內的溫度維持在3 0 0 °C的設定保護 氧化膜形成溫度t 2。 (3 )保護氧化膜形成操作 然後，利用停止由氮氣供給管2 7供給氮氣，而由氧 氣供給管2 1以1 s 1 m的比例將氧氣供給到淨化器2 0 ’並且由添加氣體供給管2 0以0 · 0 0 8 s 1 m的比例 將氮氣供給至淨化器2 0 ，來由臭氧產生器1 8獲得含有 1 4體積％的臭氧之處理氣體，將此臭氧含有氣體以 1 s 1 m的比例供給至被維持在溫度3 0 0 °C、壓力 26 _ 6Pa (〇 _ 2Torr)之反應處理室pc內。 此操作持續9分鐘。 利用此保護氧化膜形成操作，在各晶圓1 6形成膜層 厚度約1 n m的保護氧化膜之事係藉由後述的分係而被確 認。 (4 )反應容器內的提昇溫度操作 接續以上的處理條件調整操作，反應容器1 2內的晶 圓1 6係在原樣的狀態下進行提昇溫度操作。 _-9S-__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 ____ B7_ 五、發明説明（本 具體而言，停止供給臭氧含有氣體，並且邊由第2處 理氣體供給管3 2以◦. 5 s 1 m的比例供給氧氣，邊驅 動提昇溫度用加熱器1 7，使反應處理室P C內的溫度以 提昇溫度速度1 0 〇°C/m i n上升至溫度8 5 CKC。 (成膜工序） 接著’依舊將第2處理氣體供給管3 2之氧氣供給量 維持在0 . 5 s 1 m，進行2 0分鐘的溫度8 5 0 °C、氧 氣分壓2660Pa (壓力20Tor*r)的條件之成膜 工序。 然後，利用由氮氣供給管2 7以2 0 s 1 m的比例供 給氮氣大致1 5分鐘，來將反應處理室P C內返回到常壓 ，並且使溫度下降至3 0 0 °C後，驅動晶舟升降機使蓋體 1 4下降而使晶舟1 5由反應處理室P C排出。藉此，製 造出形成的合計膜層厚度爲2 . 7 n m之晶圓。 關於如上述所獲得的氧化膜，製造N Μ〇S電容器來 調查其特性。即，針對形成在1片的晶圓之合計1 1 2個 晶片領域的各個氧化膜，調查在晶圓面內的電場強度- 3 Μ V / c m之漏電的參差範圍時，如第4圖所示，以平均 値爲基準而在8%之範圍內。 另一方面，利用使用相同批量之矽晶圓，在Η 2〇2 : H C 1 : Η 2〇的比率爲1 ·· 1 : 5之過鹽酸水溶液在溫度 6 0 °C下浸蝕1 0分鐘，形成平均膜層厚度爲〇 . 8 n m 的保護氧化膜，對此晶圓，除了保護氧化膜形成操作，利 _ -9R-___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 563181 A7 _ _B7 五、發明説明（本 用以與上述實施例完全相同條件之乾氧化法執行氧化膜形 成工序（成膜工序）形成氧化膜來製造對照用樣品，對此 也調查相同之漏電的參差，其結果如第4圖所示，爲2 3 % 〇 由上述的結果，可明白地得知若根據上述實施例的氧 化膜形成方法的話，可在晶圓全體形成膜層厚度與膜質爲 均等性高的氧化膜。 又針對上述實施例所獲得的晶圓及對照用樣品，利用 定電壓T D D B法來評價。其結果係如第5圖所示。 第5圖係將到達絕緣破壞的時間進行威布爾標繪之圖 ，標繪群（A )係顯示上述實施例之結果，標繪群（B ) 係顯示上述對照樣品之結果。L係區劃兩標繪群（A )與 (B )之境界線。 在此，T D D B法係在將應力作成一定之一 1 2 . 5 Μ V / c m，C H U C K溫度設爲一定之1 2 0 t的條件 下進行，電容器面積爲lx 10— 4。 由第5圖之結果，可明顯地得知，根據上述實施例所 獲得的晶圓之氧化膜，比起對照樣品之氧化膜，其作爲絕 緣膜之壽命是大幅度增長的氧化膜。 因此，能理解：在將根據本發明的氧化膜形成方法所 形成的氧化膜作爲例如絕緣膜來製造電晶體元件，經過長 時間其性能也被維持，而可獲得高度的信賴性。 如上述般，若根據本發明之氧化膜形成方法的話，能在 晶圓的表面全體，有利地形成在膜層厚度及膜質上爲均等 —- _ __________-97 -__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
563181 A7 B7 五、發明説明（本 性高之優良的氧化膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 【圖面之簡單說明】 第1圖係顯示使用於本發明的氧化膜形成方法之批式 縱型氧化處理裝置的一例之結構的說明圖。 第2圖係示意地顯示本發明的氧化膜形成方法之具體 過程之程序圖。 第3圖係顯示本發明的氧化膜形成方法之一實施例過 程之程序圖。 第4圖係將本發明的實施例之氧化膜的漏電之參差的 結果與對照樣品的結果一同顯示之圖。 第5圖係將關於本發明的實施例之定電壓T D D B威 布爾圖表（Weibull plot)與對照樣品之結果一同顯示之圖 圖
明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氧化處理裝置 反應容器 歧管 蓋體 晶舟 半導體晶圓（晶圓） 提昇溫度用加熱器 處理氣體供給管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 563181 A7 B7 五、發明説明（本 18a 18b 19 2 Ο 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 3 2
3 2a PA PC D 前端部分 處理氣體導入部 臭氧產生器 淨化器 氧氣供給管 添加氣體供給管 排氣口 排氣管 複合閥 真空泵 氮氣供給管 第2處理氣體供給管 前端部分 處理領域 反應處理室 圓筒狀空隙 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

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  1. 563181 8 88 8 ABCD .i 修 P>月 一 六、申請專利範圍 第9 1 1 03888號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國92年8月28日修正 1 · 一種氧化膜形成方法，係在晶圓表面形成氧化膜 之氧化膜形成方法，其特徵爲： 具有：針對被配置於反應容器內的晶圓’利用在減壓 條件下進行活性氧化材之氧化處理或包含活性氧化材之環 境的氧化處理，在該晶圓表面形成保護氧化膜之前處理 序；及 針對具有在此前處理工序所獲得的保護氧化膜之晶圓 ，利用在減壓條件下於預定的溫度進行氧化處理，在該晶 圓表面形成氧化膜之氧化膜形成工序。 2 ·如申請專利範圍第1項之氧化膜形成方法，其中· ，氧化膜形成工序係在已進行前處理工序之該反應容器內 ，接續於該前處理工序後進行。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中，前處理工序係在較氧化膜形成工序低的溫度下進行 〇 4 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中，前處理工序係在較氧化膜形成工序減壓程度高的減 壓條件下來進行。 5 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中，前處理工序之氧化處理係在13.3〜 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 0¾-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) if請委豉明示^-辛 日rr搞、w 修正本有無變更實兒内容是否ΜιΛ'ρ修正。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、言 563181 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 l〇l〇8〇Pa (〇· 1 〜760丁〇11·)的減壓條 件下’在2 5〜6 0 Ot：的溫度進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中’被使用於前處理工序的氧化處理之活性氧化材係由 臭氧所生成之物。 7 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中’活性氧化材係由〇* (氧活性材）及〇Η * (羥基活 性材）所形成之物爲佳。 8 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中，在前處理工序，到達氧化膜形成工序的晶圓提昇溫 度操作係在氧氣分壓1 〇 〇 〇 P a以下的環境，在7 5 〇 〜1 1 0 0 t的溫度來進行。 9 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法， 其中，前處理工序係壓力被控制在1 3 . 3〜 1 0 1 0 8 0 P a (〇·1 〜760ΤΟΓΙ·)，並且氧 氣分壓被控制在1 0 0 0 P a以下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 〇 ·如申請專利範圍第1或2項之氧化膜形成方法 ’其中，在氧化膜形成工序的氧化處理係在壓力1 3 3〜 101080Pa (1〜760Torr)、溫度750 〜1 1 0 0 °c的條件下，利用從濕氧化法、乾氧化法、內 部燃燒氧化法、含有活性氧化材的環境之氧化法以及含有 氯化氫的環境之氧化法中所選出的方法來進行。 1 1 · 一種電晶體元件之閘極絕緣膜之形成方法，其 特徵爲：進行申請專利範圍第1至1 0項的任何一項之氧 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS) A4規格（210X297公釐） -2 - 563181 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 化膜形成方法< (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3-
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11655826B2 (en) 2020-05-14 2023-05-23 Lg Electronics Inc. Blower

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE353475T1 (de) * 2002-10-11 2007-02-15 Soitec Silicon On Insulator Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer haftenden substratoberfläche
US7160740B2 (en) * 2003-07-07 2007-01-09 Advanced Micro Devices, Inc. Methods of controlling properties and characteristics of a gate insulation layer based upon electrical test data, and system for performing same
JP4329655B2 (ja) * 2004-09-10 2009-09-09 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置。
US20080038486A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-14 Helmuth Treichel Radical Assisted Batch Film Deposition
JP4983159B2 (ja) * 2006-09-01 2012-07-25 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化方法、酸化装置及び記憶媒体
JP2010087475A (ja) * 2008-09-03 2010-04-15 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び製造装置
KR101851275B1 (ko) * 2008-11-28 2018-04-24 주식회사 원익아이피에스 다원계 금속 산화물 박막 증착 방법
JP5479304B2 (ja) * 2010-11-10 2014-04-23 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウェーハの熱酸化膜形成方法
CN116110775A (zh) 2019-05-21 2023-05-12 玛特森技术公司 提高远程等离子体产生的氧化膜的质量的表面预处理工艺
CN111057993B (zh) * 2019-12-31 2022-03-18 中国科学院上海应用物理研究所 熔盐堆用合金材料抗碲腐蚀性能提升方法及一种合金件

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59227128A (ja) 1983-06-08 1984-12-20 Hitachi Ltd 半導体基体の酸化法
JP2688653B2 (ja) 1988-05-06 1997-12-10 東京エレクトロン株式会社 半導体加圧酸化方法
JPH07118522B2 (ja) 1990-10-24 1995-12-18 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 基板表面を酸化処理するための方法及び半導体の構造
JP3210370B2 (ja) 1991-08-20 2001-09-17 忠弘 大見 酸化膜の形成方法
JPH05275419A (ja) * 1992-03-27 1993-10-22 Mitsubishi Materials Corp 半導体基板の酸化装置及びその方法
JPH06333917A (ja) 1993-05-20 1994-12-02 Fujitsu Ltd 半導体ウエーハの酸化前処理方法
JPH0786271A (ja) * 1993-09-17 1995-03-31 Fujitsu Ltd シリコン酸化膜の作製方法
US6706572B1 (en) * 1994-08-31 2004-03-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film transistor using a high pressure oxidation step
JPH09153489A (ja) * 1995-11-30 1997-06-10 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US6607946B1 (en) * 1996-05-22 2003-08-19 Micron Technology, Inc. Process for growing a dielectric layer on a silicon-containing surface using a mixture of N2O and O3
US6599847B1 (en) * 1996-08-27 2003-07-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Sandwich composite dielectric layer yielding improved integrated circuit device reliability
JPH10178009A (ja) 1996-12-19 1998-06-30 Sony Corp 半導体装置の製造方法
US6197658B1 (en) * 1998-10-30 2001-03-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Sub-atmospheric pressure thermal chemical vapor deposition (SACVD) trench isolation method with attenuated surface sensitivity
US6511921B1 (en) * 1999-01-12 2003-01-28 Sumco Phoenix Corporation Methods for reducing the reactivity of a semiconductor substrate surface and for evaluating electrical properties of a semiconductor substrate
US20020127883A1 (en) * 2001-01-09 2002-09-12 Conti Richard A. Bis (tertiarybutylamino) silane and ozone based doped and undoped oxides

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11655826B2 (en) 2020-05-14 2023-05-23 Lg Electronics Inc. Blower

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Publication number Publication date
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