单芯片式垫氧化层成长方法技术

一种单芯片式垫氧化层成长方法。首先，将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气和氧气。接着，以快速升温的方式将反应室内温度升至约８５０℃至１１００℃，使硅芯片上长出一层二氧化硅层，其中该反应室升温后的最终温度误差可控制在１至２度以内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制造方法，特别是关于一种单芯片式的垫氧化层的制造方法。
技术介绍
当我们把硅芯片暴露在高温且含氧的环境里一段时间之后，我们可以在硅芯片的表面长成一层与硅的附着性良好且电性符合我们要求的绝缘体-SiO2。SiO2在以硅为主的半导体组件里应用非常广。它除了可以利用硅芯片加热氧化的方式来制作以外，还可以通过化学气相沉积技术来获得，如低压化学气相沉积及等离子体化学气相沉积等。选择哪一种方式来制作SiO2层，与组件的制造方法有相当大的关系。基本上，这三种技术里，以加热氧化法所长出的SiO2的电性与物性最好，但所需要的温度环境通常也最高。在半导体的前段工艺中，因为高温环境并不会影响组件的制作，我们通常采用工艺较简易的加热氧化法，在硅芯片的表面长出适应工艺所需的SiO2，如垫氧化层(Pad Oxide)。目前大部分的垫氧化层制造方法都是用炉管来进行。由于垫氧化层制造方法是一种高温制造方法，而高温制造方法一般多是用炉管进行。值得一提的是，以往其它的加热技术尚不成熟，稳定性也都不如炉管来得高，这也是采用炉管的原因之一。更仔细地说，若从室温升至很高的温度(例如800℃～900℃)，而不能精确控制温度的话，每个硅芯片所做出来的热氧化层厚度就会不一致，无法达到令人满意的均匀度。炉管通常以每分钟两至三度的方式增温。利用炉管进行制造，往往都是一次进行一两百片硅芯片(通常约六批；一百五十片)。虽然一次进行一两百片，但其制造时间很长，大约要五六个小时左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可缩短垫氧化层的制造反应时间的。本专利技术的另一目的在于提供一种可提高垫氧化层制作均匀性的。为了达到上述目的，本专利技术提供一种。首先，将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气和氧气。然后，以快速升温的方式将反应室内温度升至约850℃至1100℃，使硅芯片上长出一层二氧化硅层，其中反应室升温后的最终温度误差约在1至2度以内。根据本专利技术较佳实施例，上述氢气对氢气和氧气的比例约为5-15％。此外，上述反应室内的压力可约为5-15托。至于，二氧化硅层的厚度可约为40-200埃。就另一角度而言，本专利技术可说是提供了一种不使用炉管的半导体前段制造方法。首先，将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气与氧气。接着，以快速升温的方式将反应室温度升至约850℃至1100℃，使硅芯片上长出一层垫氧化层。与现有技术比较，本专利技术制造方法反应时间短，且所制作的垫氧化层均匀性较佳。再从另一角度来说，本专利技术可说是提供了一种半导体的前段制造方法。首先，分别将四个硅芯片送入四个反应室中，并对反应室通入氢气和氧气。然后，以快速升温的方式将反应室内温度升至约850℃至1100℃，使硅芯片上长出一层二氧化硅层，其中反应室升温后的最终温度误差可控制在约1至2度以内。根据本专利技术较佳实施例，上述氢气对氢气和氧气的比例约为5-15％。至于反应室内的压力可以约为5-15托。而且，上述每个芯片的反应时间只需要约2至3分钟。由于每个芯片反应时间只需要2至3分钟，且可同时进行四个芯片的反应，所以本专利技术的制造方法反应时间短，且所制作的二氧化硅层均匀性较佳。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明图1绘示根据本专利技术较佳实施例，一种半导体组件前段制造方法的结果剖面示意图。图中符号说明 100硅芯片102垫氧化层104氮化硅层具体实施方式请参阅图1，其所绘示为根据本专利技术较佳实施例，一种半导体组件前段制造方法结果的剖面示意图。首先，提供全新的硅芯片100，经过适当的清洗，然后将硅芯片100送入反应室中，并通入氢气(H2)和氧气(O2)，以单芯片的方式，成长热氧化层(thermal oxide layer)，例如是成长垫氧化层(pad oxide)102，其厚度薄者约为40-70埃，厚者约为100-200埃，其工艺条件可以是1.H2/H2+O2比例范围5～33％2.压力5～15torrs(托)3.温度850℃～1100℃所谓单芯片的方式，是指一片硅芯片进入一个单一反应室(chamber)内进行反应，其大约只要两三分钟就可以出该反应室，如此可缩短制造时间。在该反应室中所进行的，是一种快速热处理(Rapid ThermalProcess；RTP)。值得一提的是，垫氧化层102制造方法是属于半导体工艺的前段制造方法，其较无温度不能过高或加温不能太久的顾虑，因为此时尚无金属或组件制作在硅芯片100上。应注意的是，一个反应机台中往往设有多个单一反应室(通常是四个)，因此一次可进行四片芯片的制作。以这种速度实施制造的话，每个小时可完成约七八十片。若进行了五六个小时，就可以完成大约四百多片，比起现有的一两百片多了至少一倍以上。况且，以往一次进行一两百片硅芯片的炉管工艺，会有很高的风险存在。倘若一遇到停电，整个炉管的芯片就全部报销了。相对于以往的作法，本专利技术顶多只是约四片报废，而做完或尚未进反应室的芯片都不会遇到问题。此外，利用快速热处理反应室的优点之一，在于其可应用于开发制造，而较不影响产能。更清楚地说，研发新工艺常会试用与以往产品很不一样的反应条件，此时如果是用炉管进行这种少数几片的试验，会大大地影响产能，因为这时炉管就无法再进行一两百片芯片(以往产品)的制造。相较于炉管而言，本专利技术的快速热处理反应室对产能的影响则不会如此剧烈。请继续参照图1，接着，厚约700至2000埃的氮化硅层104，将以化学气相沉积的方式，沉积在刚刚成长的垫氧化层上。附带说明的是，氮化硅层104与硅之间的附着能力并不理想，常因而产生应力等问题，因此在制作该氮化硅层104之前，我们都在氮化硅层104与硅之间，加入一层上述由二氧化硅(SiO2)所构成的垫氧化层(padoxide)102。应注意的是，现在的快速热处理技术相当成熟，若以很快的速度(例如每秒上百度)提升的话，从室温升至很高的温度(例如800℃-900℃)也不过几秒钟的时间，而且其最终的温度控制已可相当精确(甚至可控制到±1～2°)。与现有技术比较，本专利技术的方法反应时间短，且所制作的垫氧化层均匀性较佳。本专利技术以较佳实施例说明如上，仅用于借以帮助了解本专利技术的实施，非用以限定本专利技术的精神。而本领域技术人员在领悟本专利技术的精神后，在不脱离本专利技术的精神范围内，当可作一些更动润饰及等同的变化替换，其本专利技术的专利保护范围以权利要求书并结合说明书及附图所界定者为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯片式垫氧化层成长方法，包括： 将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气和氧气；以及 以快速升温的方式将该反应室内温度升至约８５０℃至１１００℃，使该硅芯片上长出一层二氧化硅层，其中该反应室升温后的最终温度误差约在１至２度以内。

【技术特征摘要】
1.一种单芯片式垫氧化层成长方法，包括将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气和氧气；以及以快速升温的方式将该反应室内温度升至约850℃至1100℃，使该硅芯片上长出一层二氧化硅层，其中该反应室升温后的最终温度误差约在1至2度以内。2.根据权利要求1所述单芯片式垫氧化层成长方法，其特征在于该氢气对该氢气和氧气的比例约为5-15％。3.根据权利要求1所述单芯片式垫氧化层成长方法，其特征在于该反应室内的压力约为5-15托。4.根据权利要求1所述单芯片式垫氧化层成长方法，其特征在于该二氧化硅层的厚度约为40-70埃。5.根据权利要求1所述单芯片式垫氧化层成长方法，其特征在于该二氧化硅层的厚度约为100-200埃。6.一种半导体前段制造方法，包括下列步骤将一硅芯片送入一反应室中，并通入氢气与氧气；以快速升温的方式将该反应室温度升至约850℃至1100℃，使该硅芯片上长出一层垫氧化层；以及在该垫氧化层上形成一层氮化硅层。7.根据权利要求6所述的半导体前段制造方法，其特征在于该氢气对该氢气和氧气的比例约为5-15％。8.根据权利要求6所述的半导体前段制造方法，其特征在于该反应室内的压力约为5-15托。9.根据权利要求6所述的半导体前段制造方法，其特征在于该垫氧化层的厚度约为40-70埃。10.根据权利要求6所述的半导体前段制造方法，其特征在于该垫氧化层的厚度约为100-200埃。11.一种单芯片式垫氧化层成长方法，包括分别将四个硅芯片送入四个反应室中，并对该反应室通入氢气和氧气；以及以快速升温的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏金达，江瑞星，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]