专利名称：可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法
技术领域：
本发明是有关一种半导体制造方法，特别是关于一种二氧化硅制造方法。
背景技术：
浅沟槽隔离法(Shallow Trench Isolation，STI)是一种利用干蚀刻方法在半导体基底中形成沟槽，然后在沟槽中填入氧化物，以形成组件的隔离区的技术。由于浅沟槽隔离法所形成的场隔离区具有可调整大小(Scaleable)的优点，并且可避免传统区域氧化法隔离技术中鸟嘴侵蚀(Bird′s Beak Encroachment)的缺点，因此，对于亚微米(Sub-Micron)的互补型金属氧化物半导体(CMOS)制造方法而言，是一种较为理想的隔离技术。
图1A至图1B绘示现有的一种浅沟槽隔离制程流程的剖面示意图。请参阅图1A，其所绘示为一硅基底的剖面示意图。在该图中，硅基底上形成有多个沟槽，用以制作上述的隔离层，且该硅基底正准备要进行热处理，以形成氧化膜，用以作为衬氧化层。这里应注意的是，在这些沟槽108边角附近的硅原子排列方向并非一致。举例来说，在平面102上的硅原子排列方式为(1，0，0)，在斜面104上的硅原子排列方式为(1，1，1)，至于在沟槽侧壁106上的硅原子排列方式则为(1，1，0)。
请参阅图1B，接着，在上述这种硅原子表面上成长氧化膜(oxidefilm)110。在进行成长过程时，沟槽108边角附近各处的成长速率会有不同。这是因为平面102与斜面104上的硅原子排列方式不同的缘故。
传统上，上述这种厚度不均的氧化膜多是以炉管工艺来进行的。图2即绘示现有的一种炉管剖面示意图。在进行炉管工艺时，会有许多芯片被置放在一个炉管200中，并通入氢气和氧气。在炉管200外围有加热系统202可将该炉管200加温至例如约900℃至1000℃。这种热处理的缺点之一是，在于其生长的氧化膜在沟槽边角处的均匀性较差(即氧化膜各处厚度不一)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法，其利用快速加热氧化技术生长二氧化硅薄膜，以改善薄膜均匀性，并应用在半导体互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺上。
本发明的另一目的在于提供一种可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法，其可提高衬氧化层制作的均匀性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下一种可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法首先，将一硅基底置入一反应室中，其中硅基底上开有多个沟槽。之后，将氢气和氧气通入反应室中。然后，以快速升温的方式将反应室的温度升至约850℃至1200℃，并将反应室的压力降至约5至15托耳，以产生多个氧原子，使氧原子与硅基底反应，而在硅基底上产生二氧化硅薄膜。
根据本发明较佳实施例，上述氢气对氢气和氧气的总和的比例可以是约1％至33％。
从另一角度来看，本发明可说是提供了一种二氧化硅薄膜的制造方法。首先，将一硅基底置入一反应室中，其中硅基底上开有多个沟槽。接着，将氢气和氧气通入反应室中。之后，将反应室的温度快速升高，并保持反应室的压力在低压状态下，使反应室内的氢气和氧气得以反应产生多个氧原子，其中氧原子可与硅基底反应，而在硅基底上产生二氧化硅薄膜。
根据本发明较佳实施例，上述氢气对氢气和氧气的总和的比例约为1％至33％。此外，上述升高反应室温度的方式是采用快速热处理(rapid thermal processing)。至于反应室的温度可升至约850℃至1200℃，而反应室的压力则可降至约5至15托耳。
又从另一角度来说，本发明可说是提供了一种衬氧化层的制造方法。首先，将氢气和氧气通入内有硅基底的反应室中。接着，将反应室的温度快速升高，并保持反应室的压力在低压状态下，使反应室内的氢气和氧气得以反应产生多个氧原子，其中氧原子可与硅基底反应，而在硅基底上产生二氧化硅薄膜。
根据本发明较佳实施例，上述氢气对氢气和氧气的总和的比例约为1％至33％。此外，上述反应室的温度可升至约850℃至1200℃。至于上述反应室的压力可降至约5至15托耳。
与现有技术比较，本发明的优点之一，在于生长在浅沟槽边角处的二氧化硅均匀性较佳。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明图1A至图1B绘示现有的一种浅沟槽隔离工艺流程的剖面示意图；图2绘示现有的一种炉管剖面示意图；以及图3绘示根据本发明较佳实施例，一种反应室的剖面示意图。
图中符号说明100硅基底102平面104斜面1106侧壁108沟槽110氧化膜(衬氧化层)112斜面2200炉管202加热系统400硅基底402氧原子(氧自由基)404反应室具体实施方式
图3绘示根据本发明较佳实施例，一种反应室的剖面示意图。请参阅图3，首先，将一硅基底400置入一反应室404中，其中该硅基底400上开有多个沟槽(沟槽的形状就如图1A的标号108所示)。这个硅基底400基本上是和现有的硅基底100(图1A)相同。
请继续参阅图3，将氢气和氧气通入上述反应室404中。然后，将反应室404的温度快速升高，并保持反应室的压力在低压状态下。这个温度要够高，且这个压力要够低，以使反应室内的氢气和氧气足以反应产生氧原子(氧自由基)。
上述氧原子的反应性很强，会立刻和硅反应成二氧化硅。由于氧原子的高反应性，使得所形成的二氧化硅厚度不受到硅原子排列方向的影响。换句话说，本发明的反应速率决定步骤与氧原子的产生有关。
将温度快速提高的步骤，可利用快速热处理(Rapid ThermalProcessing；RTP)来进行。此外，这个温度可升至约850℃～1200℃，其中又以900℃至1100℃为佳。至于反应室的压力则要够低，氧原子(自由基)存活的寿命才会够久，否则会还原成氧气。一般而言，反应室的压力要降至约5至15托耳，如此这些氧原子就可以和硅基底反应，而在硅基底上产生二氧化硅薄膜。此外，上述氢气对氢气和氧气的总和的比例可以是约1％至33％。
基本上，传统利用炉管制作二氧化硅的反应速率决定步骤乃是在于氧可以和多少个硅原子进行接触，这就会与硅原子排列的方式有关。即在不同的硅晶面上，其反应速率就不一样。
简而言之，本发明的基本概念在于进行一种快速加热氧化工艺。利用本发明所提出的新的制造方法，可以改善二氧化硅薄膜(例如衬氧化层)生长的均匀性。通过反应室内高温低压的工艺条件，利用氧原子(氧自由基)所成长二氧化硅薄膜不受硅原子排列方向的影响，而显得非常均匀。
此外，与现有技术比较，本发明的优点之一，在于生长在浅沟槽边角处的二氧化硅均匀性较佳。
本发明以较佳实施例说明如上，仅用以帮助了解本发明的实施，非用以限定本发明的精神。例如，本发明可应用的产品极广，可涵盖快擦写内存(FLASH)、逻辑电路(Logic)和掩膜只读存储器(Mask ROM)等产品。而本领域技术人员在领悟本发明的精神后，在不脱离本发明的精神范围内，当可作一些更动润饰及等同的变化替换，其专利保护范围当以权利要求书并结合说明书及附图所界定者为准。
权利要求
1.一种可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法，包括将一硅基底置入一反应室中，其中该硅基底上开有多个沟槽；将氢气和氧气通入该反应室中；以及将该反应室的温度升至约850℃至1200℃，并将该反应室的压力降至约5至15托耳，以产生多个氧原子，使这些氧原子与该硅基底反应，而在该硅基底上产生二氧化硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法，其特征在于该氢气对该氢气和该氧气的总和的比例约为1％至33％。
3.一种二氧化硅薄膜的制造方法，包括将一硅基底置入一反应室中，其中该硅基底上开有多个沟槽；将氢气和氧气通入该反应室中；以及将该反应室的温度升高，并保持该反应室的压力在低压状态下，使该反应室内的该氢气和该氧气得以反应产生多个氧原子，其中这些氧原子可与该硅基底反应，而在该硅基底上产生二氧化硅薄膜。
4.根据权利要求3所述的二氧化硅薄膜的制造方法，其特征在于该氢气对该氢气和该氧气的总和的比例约为1％至33％。
5.根据权利要求3所述的二氧化硅薄膜的制造方法，其特征在于该反应室温度升高的方式是采用快速热处理。
6.根据权利要求3所述的二氧化硅薄膜的制造方法，其特征在于该反应室的温度升至约850℃至1200℃。
7.根据权利要求3所述的二氧化硅薄膜的制造方法，其特征在于该反应室的压力降至约5至15托耳。
8.一种衬氧化层的制造方法，包括将氢气和氧气通入内有硅基底的反应室中；以及将该反应室的温度升高，并保持该反应室的压力在低压状态下，使该反应室内的该氢气和该氧气得以反应产生多个氧原子，其中这些氧原子可与该硅基底反应，而在该硅基底上产生二氧化硅薄膜。
9.根据权利要求8所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该氢气对该氢气和该氧气的总和的比例约为1％至33％。
10.根据权利要求8所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该反应室的温度将升至约850℃至1200℃。
11.根据权利要求8所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该反应室的压力将降至约5至15托耳。
12.一种衬氧化层的制造方法，包括将一硅基底置入一反应室中，其中该硅基底上开有多个沟槽；将氢气和氧气通入该反应室中；以及将该反应室的温度升高，并保持该反应室的压力在低压状态下，使该反应室内的该氢气和该氧气得以反应产生多个氧原子，其中这些氧原子可与该硅基底反应，而在该硅基底上成长衬氧化层，且其中该衬氧化层实质上共形于该基底表面。
13.根据权利要求12所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该氢气对该氢气和该氧气的总和的比例约为1％至33％。
14.根据权利要求12所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该反应室温度升高的方式是采用快速热处理。
15.根据权利要求12所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该反应室的温度升至约850℃至1200℃。
16.根据权利要求12所述衬氧化层的制造方法，其特征在于该反应室的压力降至约5至15托耳。
全文摘要
一种可改善浅沟槽边角薄膜生长均匀性的二氧化硅制造方法。首先，将氢气和氧气通入内有硅基底的反应室中。然后，将反应室的温度快速升高，并保持反应室的压力在低压状态下，使反应室内的氢气和氧气得以反应产生氧原子，其中氧原子可与硅基底反应，而在硅基底上产生二氧化硅薄膜。
文档编号H01L21/70GK1402331SQ0112425
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月20日 优先权日2001年8月20日
发明者苏金达, 韩宗廷 申请人:旺宏电子股份有限公司