半导体器件制造方法和衬底加工方法及设备技术

本发明专利技术提供半导体器件制造方法和衬底加工方法及设备。本文描述的实施方式涉及改善衬底质量和半导体器件性能，这由污染物或颗粒渗入具有硅膜的衬底所导致，所述硅膜形成于所述衬底上，所述实施方式还涉及形成具有小的表面粗糙度的硅膜。提供了一种半导体器件制造方法，该方法包括在衬底上形成硅膜，供应氧化种子至所述衬底上，在所述硅膜上执行热处理，将所述硅膜的表面层改变成氧化硅膜，以及去除所述氧化硅膜。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及包括衬底加工的半导体器件制造方法和衬底加工方法及设备，更具体而言，本公开涉及在衬底上形成硅(Si)膜。
技术介绍
作为制造半导体器件的工艺之一，已引入如下工艺在2Xnm尺度或更小尺寸 NAND闪存中应用具有硅膜的浮栅(TO)结构、或具有用作纵向晶体管沟道的硅膜的太比特单元阵列晶体管(TCAT)和可缩减比特成本(Bit-Cost Salable，缩写为BICS)以避免邻近单元之间的干扰和比特成本降低。不幸的是，在上述结构中应用硅膜的过程中，难于控制所述硅膜的表面粗糙度 (以均方根(RMS)来计量)，使得难于维持高的载流子迁移率。此外，如果使用上述结构作为半导体器件的一部分，可能不能实现所述半导体器件的全部性能，导致吞吐量降低。另一方面，在日本专利特许公开申请案第1995-249600号中，在形成硅膜后，通过使用研磨料对所述硅膜的表面抛光执行所述硅膜的平坦化。然而，在所述硅膜表面的抛光过程中，污染物或颗粒可透入所述衬底和形成于该衬底上的硅膜，导致所述衬底质量的恶化或包括所述衬底的半导体器件性能恶化。
技术实现思路
为了解决上面
技术介绍
的问题，本公开在一些实施方式中提供半导体器件制造方法、改进衬底质量和所述半导体器件性能的衬底处理方法和设备。依据本公开的一个实施方式，半导体器件制造方法包括在衬底上形成硅膜；在所述衬底上供应氧化种子；在所述硅膜上执行热处理；将所述硅膜的表面层改变为氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜。依据本公开的另一实施方式，提供了衬底处理设备，该衬底处理设备包括加工衬底的加工室；含硅气体供应系统，该含硅气体供应系统配置成至少供应含硅气体进入所述加工室；含氧气体供应系统，该含氧气体供应系统配置成至少供应含氧气体进入所述加工室；含卤素气体供应系统，该含卤素气体供应系统配置成至少供应含卤素气体进入所述加工室；以及控制器，该控制器配置成控制所述含硅气体供应系统以至少供应含硅气体进入所述加工室从而在所述衬底上形成所述硅膜，控制所述含氧气体供应系统以供应所述含氧气体进入所述加工室从而在所述硅膜上执行热处理并从而将所述硅膜的表面层改变成氧化硅膜，以及控制所述含卤素气体供应系统以供应含卤素气体进入所述加工室从而去除所述氧化硅膜。依据本公开的另一实施方式，提供了衬底加工方法，该衬底加工方法包括在衬底上形成硅膜；在所述衬底上供应氧化种子，在所述硅膜上执行热处理，以及将所述硅膜的表面层改变成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜。附图说明图1是显示了依据本公开第一实施方式的半导体制造设备10的配置的透视图。图2是示意性侧部正视图，该侧部正视图显示了依据本公开第一实施方式的半导体制造设备10中的加工炉202和分别控制半导体制造设备10的各部件的配置。图3是显示了依据本公开第一实施方式的在各工艺中分别形成的衬底状态的示意性截面图。图4是显示了在样品形成方法的各工艺中分别形成的衬底状态的示意性截面图。图5显示了依据所述第一实施方式形成的膜表面粗糙度与样品膜表面粗糙度的比较结果。图6显示了无定形硅膜中在各膜厚值处测量的表面内的均勻性和膜厚值之间的关系。具体实施例方式现针对说明书附图描述本公开的第一实施方式。图1是显示了半导体制造设备10 的配置的透视图，半导体制造设备10用作依据本公开的第一示例性实施方式的衬底加工设备。半导体制造设备10是分批式垂直热处理设备，半导体制造设备10可包括壳体12，所述设备的主要部件安装于壳体12内。在半导体制造设备10中，布置有晶圆盒(衬底容器， 下文中称为容器)16，晶圆盒16用作在其中容纳由硅(Si)、碳化硅(SiC)或类似物制成的晶圆(用作衬底)200的晶圆载体。布置在壳体12前侧的是容器台18，容器台18承载容器16。举例而言，容器16可于其中容纳25片晶圆200，并以合上容器16盖子的状态置于容器台18上。容器载件20布置于壳体12内的前侧与容器台18相对的位置。容器架22、容器开具24和衬底数量检测部件沈布置于容器载件20附近。容器架22布置于容器开具M上方并配置成保持装载于其上的多个容器16。衬底数量检测部件沈邻近容器开具M布置。 容器载件20运作以在容器台18、容器架22和容器开具M之间运送容器16。容器开具对运作以打开容器16的盖子，衬底数量检测部件沈运作以当容器盖子打开时检测装载于容器16内晶圆200的数量。衬底转移部件观和充当衬底支撑件的晶舟217布置于壳体12内部。衬底转移部件观配备有臂部(镊子)32，并且通过使用驱动机构(图中未示)衬底转移部件观可转动并可垂直地移动。举例而言，臂部32运作以拾取5片晶圆200，并且操作臂部32以在晶舟 217和放置在容器开具M的相同位置处的容器16之间转移晶圆200。图2是示意性侧面正视图，该侧面正视图显示了在本公开的示例性实施方式中使用的衬底加工设备中的加工炉202的配置。如图2中所示，加工炉202包括加热器206作为加热机构。举例而言，加热器206 形成为管形并通过加热器基座支撑来垂直设置，所示加热器基座用作支撑盘(图中未示)。在加热器206内部，运行为反应管的加工管203与加热器206同心地布置。加工管 203可包括作为内部反应管的内管204和作为外部反应管的外管205，外管205安装于内管 204的外侧。内管204可由耐热材料形成，并可形成为上端和下端打开的管形，所述耐热材料诸如石英(Si02)、碳化硅(SiC)或类似物。在管形内管204的中空部中，形成加工室201， 加工室201构造为容纳处于水平的晶圆(用作衬底)200，使得晶圆200由晶舟217水平地堆叠，这部分将在后面描述。外管206可由耐热材料形成，并可形成为上端闭合下端打开的管形，所述耐热材料诸如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)或类似物。外管205相对于内管204同心形成，外管205的内径大于内管204的外径。在外管205下方，多支管209相对于外管205同心地布置。举例而言，多支管209 可由不锈钢或类似物形成，并可形成为上端打开和下端打开的管形。多支管209与内管204 和外管205接合以支撑内管204和外管205。此外，0环220a置于多支管209和外管205之间用作密封件。多支管209由加热器基座(图中未示)支撑，使得垂直地设置加工管203。 加工管203和多支管209构成反应容器。利用管嘴230a、230b、230c和230d作为气体引入部件，并将管嘴230a、230b、 230c和230d连接至多支管209，使得它们与加工室201连通。气体供应管23h、232b、 232c和232d分别连接至管嘴230a、230b、230c和230d。含硅气体供应源300a、含氧气体供应源300b、含卤素气体供应源300c以及惰性气体供应源300d分别通过质量流控制器 (MFC)Mla、241b、Mlc和Mld (充当气体流速控制器)并分别通过阀门310a、310b、310c和 310d(充当开关装置)分别连接至气体供应管23h、232b、232c和232d的上游侧，气体供应管23^i、232b、232c和232d的上游侧位于与各自的管嘴230a、230b、230c和230d的连接侧相对的一侧。气体流速控制部件235电连接至MFC 241a.241b.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体器件制造方法，包括：在衬底上形成硅膜；通过供应氧化种子至所述衬底上，并在所述硅膜上执行热处理来将所述硅膜的表面层改变成氧化硅膜；以及去除所述氧化硅膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，笠原修，汤浅和宏，西田圭吾，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：JP