[發(fā)明專利]一種改善柵氧厚度均勻性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410239131.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105225934B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈建飛;范建國
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改善柵氧厚度均勻性的方法。

背景技術(shù)

目前半導(dǎo)體業(yè)界常用的石英管材料有兩種加工工藝：一種是電熔石英，在連續(xù)熔制法加工過程中，石英砂由頂部緩慢進(jìn)入坩堝，坩堝外側(cè)裝有電加熱元件，外部由耐火材料包圍。熔融后的二氧化硅從爐底部成型口流出，根據(jù)所要求的管棒的規(guī)格通過下拉速度進(jìn)行控制。典型的電熔石英管材料有GE214，GE224，HSQ300，HSQ330。另外一種是氣熔石英，將石英砂通過氫/氧燃燒器噴到保溫爐內(nèi)的石英基板上，石英基板不斷旋轉(zhuǎn)并緩慢下降，不斷噴出的石英砂在氫氧焰的高溫呈為熔融狀，熔融石英向下流動使圓柱狀石英碇變大，直到達(dá)到客戶的要求。典型氣熔石英管材料有Tosoh N，OP-1，OP-3，HSQ-351，HSQ-751。

以上兩種工藝制成的石英管最大的區(qū)別在于其中的羥基含量不同。在氣熔工藝制成的石英管中，由于用到氫氧焰熔融，其羥基含量是電熔工藝的幾十倍之多。而電熔工藝機(jī)械化程度高，生產(chǎn)出來的石英管產(chǎn)品規(guī)格一致性好、原材料消耗低、產(chǎn)量大，因此受到半導(dǎo)體業(yè)界的歡迎。但是電熔石英管在作為生長柵氧的裝置時，由于其羥基含量低，會給柵氧的的生長帶來負(fù)面的影響。

具體地，在進(jìn)行柵氧氧化生長過程中，通常會采用二氯乙烯DCE(C₂H₂Cl₂)作為催化劑來提高柵氧的氧化速度，該過程中發(fā)生的化學(xué)方程式如下：

C₂H₂Cl₂+O₂→HCl+H₂O+CO₂ (1)

由于電熔石英管1內(nèi)羥基含量很少，因此在石英管管壁會存在很多的Si-O-懸掛鍵，這些Si-O-懸掛件會吸附DCE氧化過程中所生成的HCl中的H⁺(即發(fā)生方程式3的反應(yīng))，使H⁺減小，從而打破化學(xué)方程式(2)的平衡，使向右移動，激活Cl^-，這些Cl^-使邊緣生成的柵氧厚度偏厚，導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷。

目前業(yè)界通常采用設(shè)置程式限制來規(guī)避羥基的影響或者利用是氧化工藝(H₂和O₂點火)來提升羥基含量，如圖1所示，但是這種方法在熱處理時還存在脫羥的狀態(tài)，不能很好的避免電熔石英管材料對制程的影響。

因此，如何提高石英管內(nèi)的羥基含量，降低石英管對柵氧厚度均勻性的影響是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種改善柵氧厚度均勻性的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中石英管羥基含量低導(dǎo)致柵氧工藝中生長的柵氧邊緣厚度偏厚的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種改善柵氧厚度均勻性的方法，該方法在石英管裝置中進(jìn)行，所述改善柵氧厚度均勻性的方法至少包括以下步驟：

通入一定流量比例的氘氣和氧氣至所述石英管，并進(jìn)行點火使所述氘氣和氧氣反應(yīng)生成D₂O，該D₂O與所述石英管管壁上的Si-O-懸掛鍵中和形成Si-O-D，從而避免石英管管壁上的Si-O-懸掛鍵影響柵氧生長厚度的均勻性。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述氘氣和氧氣的流量比例范圍為1:1～5:1。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述石英管內(nèi)的反應(yīng)溫度在1000～1200℃范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述石英管內(nèi)的反應(yīng)壓力在0.8～1.5atm范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述點火反應(yīng)生成D₂O的反應(yīng)時間范圍為1～3小時。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述石英管中還通入二氯乙烯作為柵氧生長的催化劑，所述二氯乙烯由氮氣攜帶進(jìn)入所述石英管。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，所述氮氣的流量范圍為0.1～5sccm。

作為本發(fā)明改善柵氧厚度均勻性的方法的一種優(yōu)化的方案，采用濕氧氧化工藝生長形成柵氧，柵氧厚度范圍為20～200埃。