一种栅氧层的制备方法技术

技术编号:14152798 阅读:254 留言:0更新日期:2016-12-11 16:12
本发明专利技术提供了一种栅氧层的制备方法,首先在硅衬底表面采用第一O2分压来快速生长初始栅氧层,然后,在初始栅氧层表面采用第二O2分压且降低生长速率来生长新栅氧层,初始栅氧层的厚度与新栅氧层的厚度总和为目标厚度,快速生长初始栅氧层,得到一定厚度的初始栅氧层,降低生长速率来生长新栅氧层,可以在初始栅氧层表面得到均匀的且不易分解的新栅氧层,这是因为,降低栅氧层的生长速率,即是降低O与Si的反应速率,从而可以确保O与Si的反应充分来生成SiO2,同时避免SiO2与Si生成2SiO造成初始栅氧层以及新栅氧层的缺失,进一步得到均匀的栅氧层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
,具体涉及一种栅氧层的制备方法
技术介绍
随着半导体产品器件尺寸的微缩以及工艺的进步,多晶硅氧化层生长工艺越来越重要,这一工艺不仅会影响器件的性能,而且如果工艺不够优化会产生严重对良率造成重大影响的缺陷,比如栅极氧化层缺失,这将造成良率巨大缺失。目前,多晶硅栅极氧化层的生长工艺多采用一步法生长,即整个工艺步骤中只进行栅极氧化层的生长而没有后续的热处理,此方法的缺点是器件的工艺窗口较小,比如负偏压温度不稳定(Negative Bias Temperature Instability,NBTI)问题不容易调试;另一种方法是在生长完栅极氧化层后进行通氮气的热处理,此方法的缺点同样明显,即容易产生如图1所示的氧化层薄膜损失或缺失,图1中黑洞表示栅氧层缺失。
技术实现思路
为了克服以上问题,本专利技术旨在提供一种栅氧层的制备方法,通过两步生长来达到栅氧层的目标厚度并且得到均匀的栅氧层。为了达到上述目的,本专利技术提供了一种栅氧层的制备方法,包括:步骤01:提供一硅衬底;步骤02:在第一含O2气氛下,在硅衬底表面采用第一生长速率来生长初始栅氧层;步骤03:在第二含O2气氛下,在初始栅氧层表面采用第二生长速率来生长新栅氧层;新栅氧层的厚度与初始栅氧层的厚度总和为所需栅氧层的目标厚度;其中,第一生长速率大于第二生长速率。优选地,初始栅氧层的生长时间小于新栅氧层的生长时间。优选地,新栅氧层的生长时间不小于10s。优选地,第一含O2气氛中的O2分压高于第二含O2气氛中的O2分压。优选地,所述初始栅氧层的生长温度高于所述新栅氧层的生长温度。优选地,在新栅氧层生长时,采用惰性气体作为主气体,O2作为辅助气体。优选地,惰性气体的流量与氧气的流量比例不小于500:1。优选地,惰性气体的流量不小于10slm,氧气的流量不小于0.02slm。优选地,初始栅氧层生长时,采用反应气体为N2O和H2的混合气体,或者O2和H2的混合气体。优选地,初始栅氧层生长时,N2O与H2的流量比例为(180~220):1,或者O2与H2的流量比例为(180~220):1。本专利技术的栅氧层的制备方法,首先在硅衬底表面采用第一O2分压来快速生长初始栅氧层,然后,在初始栅氧层表面采用第二O2分压且降低生长速率来生长新栅氧层,初始栅氧层的厚度与新栅氧层的厚度总和为目标厚度,快速生长初始栅氧层,得到一定厚度的初始栅氧层,降低生长速率来生长新栅氧层,可以在初始栅氧层表面得到均匀的且不易分解的新栅氧层,这是因为,降低栅氧层的生长速率,即是降低O与Si的反应速率,从而可以确保O与Si的反应充分来生成SiO2,同时避免SiO2+Si→2SiO反应造成初始栅氧层以及新栅氧层的缺失,进一步得到均匀的栅氧层。附图说明图1为栅氧层缺失的扫描电镜图片图2为本专利技术的一个较佳实施例的栅氧层的制备方法的流程示意图图3-5为本专利技术的一个较佳实施例的栅氧层的制备方法的各制备步骤示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂,以下结合说明书附图,对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例,本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合附图2-5和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例,且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。请参阅图2,本实施例的栅氧层的制备方法,包括:步骤01:请参阅图3,提供一硅衬底00;具体的,硅衬底00可以为单晶硅衬底,多晶硅衬底,或非晶硅衬底。硅衬底00中还可以具有栅氧层制备前的其它功能结构,如浅沟槽隔离结构、深阱区等。步骤02:请参阅图4,在第一含O2气氛下,在硅衬底00表面采用第一生长速率来生长初始栅氧层10;步骤03:请参阅图5,在第二含O2气氛下,在初始栅氧层10表面采用第二生长速率来生长新栅氧层20;新栅氧层20的厚度与初始栅氧层10的厚度总和为所需栅氧层的目标厚度;其中,第一生长速率大于第二生长速率。本实施例中,由于第一生长速率大于第二生长速率,根据实际工艺可以但不限于设置初始栅氧层10的生长时间小于新栅氧层20的生长时间。较佳的,新栅氧层20的生长时间不小于10s。这里,第一含O2气氛中的O2分压可以高于第二含O2气氛中的O2分压,高的第一O2分压高速率可以促使初始栅氧层10的快速生长达到接近目标厚度并且得到致密的初始栅氧层10,低的第二O2分压和低生长速率可以使新栅氧层20缓慢生长至目标厚度,可以避免O的过多浪费,还可以使O与Si的反应充分来生成SiO2,同时避免SiO2+Si→2SiO反应造成初始栅氧层10以及新栅氧层20的缺失,进一步得到均匀的新栅氧层20;同时,还可以设置初始栅氧层10的生长温度高于新栅氧层20的生长温度,从而进一步提高初始栅氧层10的第一生长速率,使O与Si的反应更加充分,得到致密的初始栅氧层10,并且,新栅氧层20的生长温度较低,有利于新栅氧层20的缓慢生长以及O与Si的充分反应,来形成均匀的新栅氧层20。这里,初始栅氧层10的生长时缓慢升温至所设定的生长温度,新栅氧层20生长后缓慢冷却或随炉冷却。本实施例中,在新栅氧层20生长时,采用惰性气体作为主气体,O2作为辅助气体。较佳的,惰性气体的流量与氧气的流量比例不小于500:1,惰性气体的流量不小于10slm,氧气的流量不小于0.02slm。本实施例中,初始栅氧层10生长时,采用反应气体为N2O和H2的混合气体,或者O2和H2的混合气体。较佳的,初始栅氧层10生长时,N2O与H2的流量比例为(180~220):1,或者O2与H2的流量比例为(180~220):1;初始栅氧层10生长时,较佳的,采用的温度为850~1200℃,压力为12~18Torr。需要说明的是,本专利技术的其它实施例中,在第一O2分压高于第二O2分压的条件下,新栅氧层20生长时的温度也可以等于初始栅氧层10的生长温度,也可以高于初始栅氧层10的生长温度,只要确保新栅氧层10生长时反应充分即可。虽然本专利技术已以较佳实施例揭示如上,然实施例仅为了便于说明而举例而已,并非用以限定本专利技术,本领域的技术人员在不脱离本专利技术精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰,本专利技术所主张的保护范围应以权利要求书为准。本文档来自技高网...
一种栅氧层的制备方法

【技术保护点】
一种栅氧层的制备方法,其特征在于,包括:步骤01:提供一硅衬底;步骤02:在第一含O2气氛下,在硅衬底表面采用第一生长速率来生长初始栅氧层;步骤03:在第二含O2气氛下,在初始栅氧层表面采用第二生长速率来生长新栅氧层;新栅氧层的厚度与初始栅氧层的厚度总和为所需栅氧层的目标厚度;其中,第一生长速率大于第二生长速率。

【技术特征摘要】
1.一种栅氧层的制备方法,其特征在于,包括:步骤01:提供一硅衬底;步骤02:在第一含O2气氛下,在硅衬底表面采用第一生长速率来生长初始栅氧层;步骤03:在第二含O2气氛下,在初始栅氧层表面采用第二生长速率来生长新栅氧层;新栅氧层的厚度与初始栅氧层的厚度总和为所需栅氧层的目标厚度;其中,第一生长速率大于第二生长速率。2.根据权利要求1所述的栅氧层的制备方法,其特征在于,初始栅氧层的生长时间小于新栅氧层的生长时间。3.根据权利要求2所述的栅氧层的制备方法,其特征在于,新栅氧层的生长时间不小于10s。4.根据权利要求1所述的栅氧层的制备方法,其特征在于,第一含O2气氛中的O2分压高于第二含O2气氛中的O2分压。5.根据权利要求1所述的栅氧层的制备方法,其特征在于,所述初始栅氧...

【专利技术属性】
技术研发人员:范荣伟张红伟陈宏璘龙吟顾晓芳
申请(专利权)人:上海华力微电子有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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