一种栅极氧化层的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种栅极氧化层的制造方法，该制造方法包括：对硅基栅极结构的沟槽进行清洗；依次进行第一次干氧氧化、湿氧氧化和第二次干氧氧化，在沟槽表面形成氧化层；对氧化层进行热退火处理。本发明专利技术中，通过清洗，可以有效去除沟槽栅极结构表面的污染物，以及增加沟槽栅极结构表面的平坦度，在此基础上，通过依次进行第一次干氧氧化、湿氧氧化和第二次干氧氧化，在沟槽表面形成氧化层，进而对氧化层进行热退火处理，即可获得高质量的栅极氧化层。本发明专利技术制造方法，不仅能显著改善沟槽栅极结构表面的洁净度和平坦度，较大程度提高产品良率，而且在栅极氧化层能够满足栅极器件性能的同时，可以进一步缩短工艺时间，有利于提高生产效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种栅极氧化层的制造方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，涉及一种栅极氧化层的制造方法。

技术介绍

[0002]随着半导体制造技术的迅速发展，集成电路的图形特征尺寸也在不断缩小，这对半导体器件制造工艺提出了更加严格的要求。而半导体器件的各项性能指标，包括击穿电压、饱和电流和开启电压等，以及半导体器件的可靠性与产品良率主要受栅极氧化层品质的影响。
[0003]然而，在栅极结构的制造过程中，总会产生一些微小颗粒物和污染物，并造成栅极结构表面产生微凸起或凹坑，这将严重影响集成电路的电学性能，故而需要使晶圆达到非常高的洁净度和平坦度要求，这是制造出良好品质栅极结构的前提条件。在半导体器件的制造过程中，晶圆清洗是非常重要的工艺步骤，适当的清洗工艺能够极大的改善器件的性能、成品率和可靠性。
[0004]另一方面，栅极氧化层的制作也是半导体工艺中及其重要的一道工序，且其品质对工艺成品率、器件品质及可靠性均有重要影响。
[0005]因此，在半导体器件的制造过程中，如何使晶圆达到较高洁净度和平坦度，以及制造出品质良好的栅极氧化层是非常值得重视的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种栅极氧化层的制造方法，该制造方法不仅能显著改善沟槽栅极结构表面的洁净度和平坦度，较大程度提高产品良率，而且在栅极氧化层能够满足栅极器件性能的同时，还可以进一步缩短工艺时间，有利于提高生产效率，降低生产成本。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种栅极氧化层的制造方法，包括以下步骤：
[0009]S1、对硅基栅极结构的沟槽进行清洗；
[0010]S2、对步骤S1中经清洗处理后的沟槽依次进行第一次干氧氧化、湿氧氧化和第二次干氧氧化，在沟槽表面形成氧化层；
[0011]S3、对步骤S2中沟槽栅极表面形成的氧化层进行热退火处理，完成对栅极氧化层的制造。
[0012]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1中，所述清洗包括以下步骤：
[0013]S1
‑
1、对形成有沟槽形貌的硅基栅极结构进行氧化处理，在沟槽表面形成氧化膜；
[0014]S1
‑
2、依次使用BOE溶液和SC1溶液对步骤S1
‑
1中形成有氧化膜的沟槽表面进行第一轮清洗；
[0015]S1
‑
3、依次使用SPM溶液、氢氟酸、SC1溶液和SC2溶液对步骤S1
‑
2中经第一轮清洗后的沟槽表面进行第二轮清洗。
[0016]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
1中，所述氧化处理在950℃～1050℃下进行；所述氧化处理过程中按照气体流速为7升/分钟～10升/分钟向炉管中通入氧气；所述氧化处理完成后在沟槽表面形成的氧化膜厚度为40纳米～60纳米。
[0017]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
2中，所述BOE溶液的温度维持在20℃～30℃；所述BOE溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述BOE溶液的清洗时间为50秒～80秒；所述BOE溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0018]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
2中，所述SC1溶液的温度维持在30℃～40℃；所述SC1溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SC1溶液的清洗时间为500秒～750秒；所述SC1溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0019]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
3中，所述SPM溶液的温度维持在120℃～140℃；所述SPM溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SPM溶液的清洗时间为300秒～400秒；所述SPM溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0020]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
3中，所述氢氟酸的温度维持在20℃～30℃；所述氢氟酸使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述氢氟酸的清洗时间为100秒～180秒；所述氢氟酸清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0021]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
3中，所述SC1溶液的温度维持在30℃～40℃；所述SC1溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SC1溶液的清洗时间为500秒～750秒；所述SC1溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0022]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S1
‑
3中，所述SC2溶液的温度维持在30℃～40℃；所述SC2溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SC2溶液的清洗时间为500秒～750秒；所述SC2溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。
[0023]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S2中，所述第一次干氧氧化在950℃～1050℃下进行；所述第一次干氧氧化过程中按照气体流速为7升/分钟～10升/分钟向炉管中通入氧气；所述第一次干氧氧化完成后在沟槽栅极表面形成的氧化膜厚度为25纳米～35纳米。
[0024]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S2中，所述湿氧氧化在950℃～1050℃下进行；所述湿氧氧化过程中向氢氧点火腔中通入氢气和氧气，所述氢气和氧气的流量速度比为1.5～1.75；所述湿氧氧化完成后在沟槽表面形成的氧化膜厚度为45纳米～55纳米。
[0025]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S2中，所述第二次干氧氧化在950℃～1050℃下进行；所述第二次干氧氧化过程中按照气体流速为7升/分钟～10升/分钟向炉管中通入氧气；所述第二次干氧氧化完成后在沟槽栅极表面形成的氧化膜厚度为40纳米～50纳米。
[0026]上述的制造方法，进一步改进的，步骤S3中，所述热退火处理在950℃～1050℃下进行；所述热退火处理的时间为30分钟～60分钟；所述热退火处理过程中按照气体流速为5
升/分钟～10升/分钟向炉管中通入氮气。
[0027]上述的制造方法，进一步改进的，所述热退火处理完成后还包括降温处理，所述降温处理过程中的降温速率≤3℃/分钟。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0029]本专利技术提供了一种栅极氧化层的制造方法，通过对沟槽内壁进行清洗，可以有效去除沟槽栅极结构表面的微颗粒、有机物和金属离子等污染物，同时能够增加沟槽栅极结构表面的平坦度，这有利于提高晶圆制造的产品良率、器件品质和可靠性，在此基础上，通过对沟槽依次进行第一次干氧氧化、湿氧氧化和第二次干氧氧化，在沟槽栅极表面形成氧化层，进而对氧化层进行热退火处理，即可获得高质量的栅极氧化层。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅极氧化层的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对硅基栅极结构的沟槽进行清洗；S2、对步骤S1中经清洗处理后的沟槽依次进行第一次干氧氧化、湿氧氧化和第二次干氧氧化，在沟槽表面形成氧化层；S3、对步骤S2中沟槽栅极表面形成的氧化层进行热退火处理，完成对栅极氧化层的制造。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S1中，所述清洗包括以下步骤：S1
‑
1、对形成有沟槽形貌的硅基栅极结构进行氧化处理，在沟槽表面形成氧化膜；S1
‑
2、依次使用BOE溶液和SC1溶液对步骤S1
‑
1中形成有氧化膜的沟槽表面进行第一轮清洗；S1
‑
3、依次使用SPM溶液、氢氟酸、SC1溶液和SC2溶液对步骤S1
‑
2中经第一轮清洗后的沟槽表面进行第二轮清洗。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，步骤S1
‑
1中，所述氧化处理在950℃～1050℃下进行；所述氧化处理过程中按照气体流速为7升/分钟～10升/分钟向炉管中通入氧气；所述氧化处理完成后在沟槽表面形成的氧化膜厚度为40纳米～60纳米。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤S1
‑
2中，所述BOE溶液的温度维持在20℃～30℃；所述BOE溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述BOE溶液的清洗时间为50秒～80秒；所述BOE溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟；所述SC1溶液的温度维持在30℃～40℃；所述SC1溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SC1溶液的清洗时间为500秒～750秒；所述SC1溶液清洗完成后还包括采用去离子水清洗5分钟～10分钟。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤S1
‑
3中，所述SPM溶液的温度维持在120℃～140℃；所述SPM溶液使用过程中以流速为15升/分钟～20升/分钟循环流动；所述SPM溶液的清洗时间为300秒～400秒；所述SPM溶液清洗完成后还包括采用去离子水清...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁野，易九鹏，郑红应，海志武，
申请(专利权)人：湖南楚微半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：