栅氧化层的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种栅氧化层的工艺方法，包含：第一步，炉管中通入氧气，进行栅氧化层热生长；第二步，在含氧氛围下，温度1050℃时进行第一次退火；第三步，在含氮氛围下，温度1050℃时进行第二次退火。本发明专利技术采用了含氧氛围和含氮氛围先后分步退火的工艺来改善栅氧化层的性能，降低器件的漏电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造领域，特别是指一种栅氧化层的工艺方法。
技术介绍
栅氧化层，是MOS器件的极其重要的结构部分，其充当栅极与硅衬底之间的绝缘介质，通常干氧热氧化工艺是优选的工艺方法。其厚度、均匀性、致密性、完整性等对器件的性能有直接的影响。在现有的屏蔽栅槽结构(SGT)工艺中，栅氧化层的形成工艺大致包含：在通入氧气及少量水蒸气的气体氛围中850℃的温度下进行栅氧化层的生长，然后再通入氮气和氧气进行炉内气体氛围的更换，再在温度1000℃氮气氛围下进行一次短时间的退火工艺，然后降温，卸片。典型的如厚度的栅氧化层，如图1所示，在21V电压下，正向漏电一般为1x10-7A，反向漏电为1x10-8A。正向漏电过高会导致器件的功耗增大等问题，如手机发热量大，待机时间缩短。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种栅氧化层的工艺方法，改善现有栅氧化层正向漏电较大的问题。为解决上述问题，本专利技术提供的一种栅氧化层的工艺方法，包含如下的步骤：第一步，炉管中通入氧气，进行栅氧化层热生长；第二步，在含氧氛围下，温度1050℃时进行第一次退火；第三步，在含氮氛围下，温度1050℃时进行第二次退火；进一步地，所述第一步栅氧化层热生长的温度在700～900℃。进一步地，所述第一步之后，第二步之前，或者增加升温步骤，温度升至1000～1050℃。进一步地，所述第二步的含氧氛围，是指含氧气、氧离子或者采用反应能生成氧气或氧离子的气体氛围，且退火温度高于栅氧化层热生长的温度。进一步地，所述第三步的含氮氛围，是指含氮气、氮离子或者采用反应能生成氮气或氮离子的气体氛围，且退火温度高于栅氧化层热生长的温度。进一步地，所述第三步之后，或者包含有降温步骤，温度降至与第一步的温度相同。本专利技术所述的栅氧化层的工艺方法，其退火步骤分为两步，第一步采用含氧氛围，第二步采用含氮氛围，并且退火温度均高于栅氧化层热生长的温度。改善了栅氧化层的特性，能降低器件的正向漏电。附图说明图1是器件正反向漏电示意图。图2是分别基于传统工艺与本专利技术工艺的器件的正向漏电对比示意图。图3是分别基于传统工艺与本专利技术工艺的器件的反向漏电对比示意图。图4是本专利技术工艺流程图。具体实施方式本专利技术所述的栅氧化层的工艺方法，包含如下工艺步骤：第一步，炉管中通入氧气，在700～900℃温度下，进行栅氧化层热生长；第二步，在含氧氛围下，温度1050℃时进行第一次退火；第三步，在含氮氛围下，温度1050℃时进行第二次退火；以新工艺生长厚度的栅氧化层为例，加入升温及降温步骤：第一步，先在800℃的温度下，炉腔内通入氧气进行栅氧化层生长；第二步，氧化层生长完成之后，温度升至1000℃，保持40分钟；第三步，再温度升至1050℃，保持20分钟；第四步，在用氧气、氧离子或者采用反应能生成氧气或氧离子的含氧气体氛围下，温度1050℃时进行第一次退火，退火时间30分钟；第五步，在用氮气、氮离子或者采用反应能生成氮气或氮离子的含氮气体氛围下，温度1050℃时进行第二次退火；退火时间10分钟；第六步，将温度降至800℃。通过上述工艺，的栅氧化层厚度比传统工艺的栅氧化层厚度降低了13％，而低压漏电水平相当，高压漏电小2个数量级。其机理是第一步高温氧退火时，氧离子可以透过低温生长的比较疏松的氧化层，在高温下，一些原来没有充分反应的硅离子与氧离子继续发生反应，最终得到更加致密的氧化层。第二步高温氮退火时，氮离子与氧离子或硅离子的悬键结合，最终氧化层内可以自由移动的电子、空穴数量比传统工艺下降几个数量级，漏电大大减小。如图2所示，是采用本专利技术工艺较薄氧化层器件与传统工艺下厚氧化层器件的正向漏电测试曲线图，在电压高于18V时，本专利技术工艺下的器件的正向漏电仍然走势平稳，曲线平滑无大的起伏，处于1x10-9A附近，而传统工艺下的器件的正向漏电则急剧增加，远高于本专利技术的漏电曲线，达到1x10-7A以上，高了2个数量级。图3所示的是采用本专利技术工艺与传统工艺下的器件的反向漏电测试曲线图，两种工艺下的反向漏电曲线基本重合，因此可以预测当氧化层厚度相当时，本专利技术工艺器件的反向漏电也将明显减小。以上仅为本专利技术的优选实施例，并不用于限定本专利技术。对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅氧化层的工艺方法，其特征在于，包含如下步骤：第一步，炉管中通入氧气，进行栅氧化层热生长；第二步，在含氧氛围下，温度1050℃时进行第一次退火；第三步，在含氮氛围下，温度1050℃时进行第二次退火。

【技术特征摘要】
1.一种栅氧化层的工艺方法，其特征在于，包含如下步骤：
第一步，炉管中通入氧气，进行栅氧化层热生长；
第二步，在含氧氛围下，温度1050℃时进行第一次退火；
第三步，在含氮氛围下，温度1050℃时进行第二次退火。
2.如权利要求1所述的栅氧化层的工艺方法，其特征在于：所述第一步栅氧化层热生长的温度在700～900℃。
3.如权利要求1所述的栅氧化层的工艺方法，其特征在于：所述第一步之后，第二步之前，或者增加升温步骤，温度升至1000～1050℃。

【专利技术属性】
技术研发人员：冯岩，柯行飞，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31