[發(fā)明專(zhuān)利]一種改善柵極氧化層均勻度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010216931.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113451119A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓長(zhǎng)安;朱東亮;宋康
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 和艦芯片制造（蘇州）股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 楊帆

本發(fā)明提供一種改善柵極氧化層均勻度的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)提供已制成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基底；(2)通過(guò)熱氧化的方式在所述半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)第一熱氧化層；(3)通過(guò)高溫氧化的方式在所述第一熱氧化層上沉積第二沉積氧化層，從而形成目標(biāo)柵極氧化層；(4)對(duì)所述目標(biāo)柵極氧化層進(jìn)行退火處理以得到最終柵極氧化層。本發(fā)明提供的改善柵極氧化層均勻度方法能夠避免MOS器件從淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)拐角處擊穿，而且能夠打破柵極氧化層厚度限制，這在很大程度上可以有效地改善器件性能及可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件的制造工藝領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種改善柵極氧化層均勻度的方法。

背景技術(shù)

目前，隨著超大規(guī)模集成電路和特大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件制造工藝提出越來(lái)越嚴(yán)格的要求，而由于柵極氧化層的制備工藝是半導(dǎo)體器件制造工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，會(huì)直接影響和決定半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性和可靠性，尤其是金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)器件特征尺寸進(jìn)入納米時(shí)代，其對(duì)柵極氧化層的要求也相應(yīng)地更加嚴(yán)格。

在現(xiàn)有的MOS器件制造領(lǐng)域中，淺溝槽隔離(STI)技術(shù)被廣泛使用，制造淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)時(shí)先通過(guò)蝕刻在半導(dǎo)體基底上形成淺溝槽，然后通過(guò)高密度等離子體沉積(HDP)等方式填充淺溝槽，最后通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行表面平坦化。但進(jìn)行平坦化后的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)具有拐角，柵極氧化層需形成在至少兩個(gè)淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間并且覆蓋淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的拐角。

柵極氧化層的傳統(tǒng)生長(zhǎng)方法是采用一步熱氧化的方式，其存在兩方面的問(wèn)題：一方面，由于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)拐角處的氧化速度低于平坦區(qū)域的氧化速度，因此，在拐角處生長(zhǎng)的氧化層的厚度遠(yuǎn)小于在平坦區(qū)域處生長(zhǎng)的氧化層的厚度，由此使得相應(yīng)的MOS器件在使用時(shí)容易從拐角處擊穿導(dǎo)致漏電，進(jìn)而影響MOS器件壽命等。另一方面，由于熱氧化的方式會(huì)消耗硅，導(dǎo)致由此生長(zhǎng)柵極氧化層的厚度受到限制，如果MOS器件對(duì)于柵極氧化層厚度要求較高，傳統(tǒng)的熱氧化的方式可能會(huì)無(wú)法達(dá)到厚度要求，因?yàn)殡S著生長(zhǎng)的氧化物越來(lái)越厚，生長(zhǎng)的速度會(huì)越來(lái)越慢，所需生長(zhǎng)時(shí)間會(huì)成倍增加，達(dá)到極限就無(wú)法再生長(zhǎng)。

以下參照附圖1-3更詳細(xì)地說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的情況：圖1示出了已制成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)2的半導(dǎo)體基底1，其中淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)2具有拐角3。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)一步熱氧化的方式在圖1所示的已制成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)2的半導(dǎo)體基底1上形成了柵極氧化層4。圖3是圖2的局部放大圖，其中，柵極氧化層4在拐角處的厚度用d1、d2表示，柵極氧化層4在平坦區(qū)域處的厚度用d3表示。在一個(gè)示例中，柵極氧化層在拐角處的厚度d1、d2分別為12.6nm、13.2nm，而在平坦區(qū)域處的厚度d3為28.3nm。由此可以看出，柵極氧化層4在拐角處的厚度d1、d2明顯小于柵極氧化層4在平坦區(qū)域處的厚度d3。

基于此，現(xiàn)有技術(shù)仍然有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種改善柵極氧化層均勻度的方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種改善柵極氧化層均勻度的方法包括以下步驟：

(1)提供已制成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基底；

(2)通過(guò)熱氧化的方式在所述半導(dǎo)體基底上生長(zhǎng)第一熱氧化層；

(3)通過(guò)高溫氧化的方式在所述第一熱氧化層上沉積第二沉積氧化層，從而形成目標(biāo)柵極氧化層；

(4)對(duì)所述目標(biāo)柵極氧化層進(jìn)行退火處理以得到最終柵極氧化層。

進(jìn)一步地，步驟(2)中生長(zhǎng)第一熱氧化層是在700-900攝氏度且常壓下進(jìn)行。

進(jìn)一步地，步驟(2)中生長(zhǎng)第一熱氧化層是采用干氧氧化工藝。

進(jìn)一步地，步驟(2)中生長(zhǎng)第一熱氧化層是采用濕氧氧化工藝。

進(jìn)一步地，步驟(3)中沉積第二沉積氧化層是在700-900攝氏度且40～60Pa壓力下進(jìn)行。