TW577129B

Method for fabricating semiconductor integrated circuit device

Abstract

In order to provide a technology for the formation of high-quality ultra-thin gate oxide films with a film thickness of 5nm or less with uniform film thickness and good reproducibility, the present invention supplies low-concentration oxide species containing water generated by hydrogen and oxygen due to the action of catalysts to semiconductors At or near the main surface of the wafer, an oxide film with a thickness of 5 nm or less is formed on the main surface of the semiconductor wafer at an oxide film growth rate that can ensure the reproducibility of the oxide film formation and the uniformity of the oxide film thickness.

TW577129B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

Term

No projected expiry on record.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today

62 claims: 59 independent, 3 dependent

  1. 1
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於第一溫度下,於水分合成部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的上述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之上述水分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較上述第一溫度為高之第二溫度,將設於上述第一主面的矽部件熱氧化處理的製程;於此,上述水分之合成,係在上述水分合成部中,令上述觸媒與含氧氣及氫氣之氣體作用時,對於上述水分合成部,為以對應上述熱氧化之氧氫組成開始導入氧氫氣,在較早之第一時間的期間內,先行開始導入氧氣。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以單片式進行,該時之上述晶圓之加熱,係以燈進行者。
  3. 3
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  4. 4
    如申請專利範圍第3項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程: (d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  5. 5
    如申請專利範圍第4項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第二溫度係在800℃以上。
  6. 6
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間在5秒以內。
  7. 7
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一溫度係在450℃以下。
  8. 8
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間之期間,氫氣未導入上述水分合成部。
  9. 9
    如申請專利範圍第1項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該溼式氧化性氣體氣氛係在水分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  10. 10
    如申請專利範圍第2項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  11. 11
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於水分合成部中,於第一溫度下以觸媒由氧與氫使水分合成的製程; (b)將所合成的上述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之水分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較上述第一溫度為高溫之第二溫度,對設於上述第一主面上的矽部件施以熱氧化處理的製程;於此,上述水分之合成製程(a),包含以下之下位製程:(i)將氧氣在第一時間先行導入上述水分合成部之製程;及(ii)繼上述製程(i)之後,藉由將氧氣及氫氣導入上述水分合成部而合成水分之製程。
  12. 12
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以單片式進行,該時之上述晶圓之加熱,係以燈進行者。
  13. 13
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  14. 14
    如申請專利範圍第13項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  15. 15
    如申請專利範圍第14項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第二溫度係在800℃以上。
  16. 16
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間在5秒以內。
  17. 17
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一溫度係在450℃以下。
  18. 18
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間之期間,氫氣並未導入上述水分合成部。
  19. 19
    如申請專利範圍第11項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該溼式氧化性氣體氣氛係在水分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  20. 20
    如申請專利範圍第12項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  21. 21
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於水分合成部中,於第一溫度下以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的上述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在上述氧化處理部,在含有移送而來之上述水 分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓之第一主面加熱到較上述第一溫度為高溫之第二溫度,將設於上述第一主面的矽部件熱氧化處理的製程;於此,上述水分之合成,係在上述水分合成部中,令上述觸媒與含氧氣及氫氣之氣體作用時,對於上述水分合成部,以較氧氣不先行導入氫氣之下進行者。
  22. 22
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以單片式進行,該時之上述晶圓之加熱,係以燈進行者。
  23. 23
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  24. 24
    如申請專利範圍第23項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  25. 25
    如申請專利範圍第24項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第二溫度係在800℃以上。
  26. 26
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間在5秒以內。
  27. 27
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之 製造方法,其中該第一溫度係在450℃以下。
  28. 28
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該第一時間之期間,氫氣並未導入上述水分合成部。
  29. 29
    如申請專利範圍第21項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該溼式氧化性氣體氣氛係在水分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  30. 30
    如申請專利範圍第22項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該水分合成時導入上述水分合成部之氣體,不含氧氣及氫氣以外之氣體。
  31. 31
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於第一溫度下,於水分合成部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的前述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之前述水分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較前述第一溫度為高之第二溫度,對於設於前述第一主面上方的矽部件施以熱氧化處理的製程;於此,前述水分之合成,係在前述水分合成部中,令前述觸媒與含氧氣及氫氣之氣體作用時,對於前述水分合成部,為了以對應於前述 熱氧化之氧氫組成開始導入氧氫氣,只在第一時間的期間內,先行開始導入氧氣者。
  32. 32
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述熱氧化處理係以單片式進行,該時之前述晶圓之加熱,係以燈進行。
  33. 33
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  34. 34
    如申請專利範圍第33項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  35. 35
    如申請專利範圍第34項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第二溫度係800℃以上。
  36. 36
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間係5秒以內。
  37. 37
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一溫度係450℃以下。
  38. 38
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間之期間,氫氣並未導入前述水分合成部。
  39. 39
    如申請專利範圍第31項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述溼式氧化性氣體氣氛係在水 分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  40. 40
    如申請專利範圍第32項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  41. 41
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於第一溫度下,於水分合成部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的前述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之水分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較前述第一溫度為高溫之第二溫度,對設於前述第一主面上方的矽部件施以熱氧化處理的製程;於此,前述水分之合成製程(a),包含以下之下位製程:(i)將氧氣只在第一時間先行導入前述水分合成部之製程;及(ii)在前述製程(i)之後,藉由將氧氣及氫氣導入前述水分合成部而合成水分之製程者。
  42. 42
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之 製造方法,其中前述熱氧化處理係以單片式進行,該時之前述晶圓之加熱,係以燈進行。
  43. 43
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  44. 44
    如申請專利範圍第43項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  45. 45
    如申請專利範圍第44項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第二溫度係800℃以上。
  46. 46
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間係5秒以內。
  47. 47
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一溫度係450℃以下。
  48. 48
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間之期間,氫氣並未導入前述水分合成部。
  49. 49
    如申請專利範圍第41項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述溼式氧化性氣體氣氛係在水分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  50. 50
    如申請專利範圍第42項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程: (d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  51. 51
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於第一溫度下,於水分合成部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的前述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之前述水分的溼式氧化性氣體氣氛下,藉由將晶圓之第一主面加熱到較前述第一溫度為高溫之第二溫度,對於設於前述第一主面上方的矽部件施以熱氧化處理的製程;於此,前述水分之合成,係在前述水分合成部中,令前述觸媒與含氧氣及氫氣之氣體作用時,對於前述水分合成部,以較氧氣不先行導入氫氣之下進行者。
  52. 52
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述熱氧化處理係以單片式進行,該時之前述晶圓之加熱,係以燈進行。
  53. 53
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中該熱氧化處理係以垂直式整批形式進行。
  54. 54
    如申請專利範圍第53項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中更包含以下製程:(d)上述製程(c)之後,藉由對上述氧化處理部供給氮氣,以自上述氧化處理部內排除上述溼式氧化性氣體氣氛。
  55. 55
    如申請專利範圍第54項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第二溫度係800℃以上。
  56. 56
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間係5秒以內。
  57. 57
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一溫度係450℃以下。
  58. 58
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述第一時間之期間,氫氣並未導入前述水分合成部。
  59. 59
    如申請專利範圍第51項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述溼式氧化性氣體氣氛係在水分合成後,以含氧氣之氣體稀釋而形成。
  60. 60
    如申請專利範圍第52項之半導體積體電路裝置之製造方法,其中前述水分合成時導入前述水分合成部之氣體,不含氧氣及氫氣以外之氣體。
  61. 61
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)對水分合成部以長度互異的第一及第二時間供給氧與氫,藉以於第一溫度下,於水分合成 部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的上述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之上述水分的氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較上述第一溫度為高之第二溫度,將設於上述第一主面的矽部件熱氧化處理的製程。
  62. 62
    一種半導體積體電路裝置之製造方法,其特徵在於包含以下製程:(a)於第一溫度下,於水分合成部中以觸媒由氧與氫使水分合成的製程;(b)將所合成的上述水分保持氣體狀態移送到氧化處理部的製程;及(c)在前述氧化處理部,在含有移送而來之上述水分的氣體氣氛下,藉由將晶圓第一主面加熱到較上述第一溫度為高之第二溫度,將設於上述第一主面的矽部件熱氧化處理的製程;於此,上述水分之合成,係在上述水分合成部中,今上述觸媒與含氧氣及氫氣之氣體作用時,對於上述水分合成部,為以對應上述熱氧化之氧氫組成開始導入氧氫氣,在較早之第一時間的期間內,先行開始導入氧氣與氫氣中之一方之氣體。
Independent claims62