[发明专利]使用微波的低温介电流动

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2010年3月1日提交的美国临时申请No.61/309,128的优先权，该临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请一般涉及半导体器件和用于制作这种器件的方法。更具体地，本申请所描述的半导体器件包含在低处理温度下通过微波沉积和/或流动的介电层。

背景技术

包含集成电路(IC)或分立器件的半导体器件广泛用于各种电子设备中。IC器件(或芯片，或分立器件)包括已在半导体材料衬底表面中制造出的小型电子电路。电路由许多重叠层构成，所述层包括：含有可扩散到衬底中的掺杂物的层(被称为扩散层)，和含有被植入衬底中的离子的层(植入层)。其它层是导体(多晶硅或金属层)或者在导电层之间的连接部(通孔或接触层)。IC器件或分立器件可通过逐层过程而制造，其中使用组合的多个步骤，包括：层生长，成像，沉积，刻蚀，掺杂，和清理。典型地使用硅晶片作为衬底，使用光刻法标记将被掺杂的衬底的不同区域或者沉积和限定多晶硅、绝缘体、或金属层。

这些层之一是常由介电材料制成的绝缘层。在一些情况下，绝缘层可通过以下方式制成：在真空室或等离子体增强真空室中沉积所希望介电材料的前体气体混合物，然后在约950至1000℃的高温下在炉中使所沉积的介电材料密化和流动而持续5至6小时。

发明内容

本发明描述半导体器件和用于制作这种器件的方法。半导体器件包含已通过应用微波能量而实现沉积和/或流动的介电层(“MW介电层”)。介电层可通过以下方式制成：在反应室中提供衬底；在反应室中使前体气体混合物(包含用于反应以形成介电材料的原子)流动；然后使气体混合物承受一定频率和功率密度的微波能量而足以使得前体气体混合物的原子发生反应和沉积以在衬底上形成介电层。而且，所述器件可通过以下方式制成：在已经沉积的介电膜上施加一定频率和功率密度的微波能量而足以使得沉积的介电材料的原子流动。使用微波能量允许使用低温处理形成介电层，从而为半导体器件提供了多种益处以及处理流程效率和低成本。

附图说明

通过附图可更好地理解以下描述，其中：

图1显示出CMOS半导体结构的一些实施例；

图2图示出LDMOS半导体结构的一些实施例；

图3显示出UMOS半导体结构的一些实施例；

图4显示出使用微波能量使介电层沉积的过程的一些实施例；

图5显示出使用微波能量使介电层流动的过程的一些实施例；

图6显示出使用微波能量使介电层沉积和流动的过程的一些实施例；

图7显示出MW介电层的一些实施例的SEM照片。

附图例示出半导体器件的具体方案和制作这种器件的方法。附图与以下描述一起论证和阐释所述方法和通过这些方法生产的结构的原理。在各图中，层和区域的厚度为了清晰而被夸大。也应理解，一个层、部件、或衬底当被称为在另一个层、部件、或衬底“上”时，其可直接处于所述另一个层、部件、或衬底上，或者也可存在中间层。不同图中的相同附图标记代表相同元件，因而将不会重复对其的描述。

具体实施方式

以下描述提供具体细节以实现全面理解。然而，本领域技术人员应理解，半导体器件以及制作和使用所述器件的相关方法可被实施和使用，而不必采用这些具体细节。实际上，半导体器件和相关方法可通过修改所示器件和方法而付诸实施并可与业界中传统使用的任何其它设备和技术结合使用。例如，虽然描述中是指CMOS、UMOS、LDMOS半导体器件，不过本发明可被修改用于其它类型的半导体器件。而且，虽然描述中是指半导体器件，不过本发明可被修改用于其它含介电层的器件，例如太阳能电池或MEMS器件。

半导体器件和用于制作这种器件的一些实施例包括使用微波能量形成介电层。MW介电层可通过以下方式制作：在包含衬底的反应室中使前体气体混合物(包含可反应以形成介电材料的原子)流动，然后，使气体混合物承受一定频率和功率密度的微波(MW)能量而足以使得前体气体混合物的原子发生反应和沉积，从而在衬底上形成介电层。而且，MW介电层可通过以下方式制成：将一定频率和功率密度的微波能量施加于已沉积的介电膜(无论原先是否使用MW能量形成)而足以使得所沉积的介电材料的原子流动。介电层可形成在现有技术中已知的任何基底表面或衬底上，包括：半导体材料(例如硅晶片)，另一绝缘层(例如二氧化硅)，或导电层(例如多晶硅栅层)。衬底可被掺杂以任何所希望的掺杂物或掺杂物组合，或者可不掺杂。