專(zhuān)利名稱(chēng)：一種柵氧化工藝的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造工藝方法，特別是涉及一種柵氧化工藝的熱處理方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的柵氧化工藝流程在0.25-0.18um的柵氧化工藝中，通常通入一氧化二氮(N2O)或一氧化氮(NO)氣體，讓氮元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入柵氧化層。這樣做的目的有兩個(gè)1.多晶中的硼元素穿透柵氧化進(jìn)入溝道。2.改善熱載流子HCI(熱載流子注入效應(yīng))試驗(yàn)的表現(xiàn)。
氮元素進(jìn)入柵氧化層，會(huì)增加?xùn)叛趸瘜又蠺RAP(電離陷阱)的濃度，如果TRAP濃度在硅/二氧化硅的界面達(dá)到一定程度，會(huì)影響器件的噪聲表現(xiàn)。某些RF(radio frequency射頻)器件對(duì)柵氧化的噪聲表現(xiàn)有一定的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種柵氧化工藝的熱處理方法，在不影響硼穿通和HCI的前提下，改善柵氧化的周期(1/f)噪聲表現(xiàn)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現(xiàn)有柵氧化工藝中做了如下改進(jìn)在N2O退火之后的熱處理過(guò)程中，加入少量氧氣，使整個(gè)氧化過(guò)程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮?dú)庵袚饺胙鯕猓藭r(shí)生長(zhǎng)的氧化層將原先已產(chǎn)生的氧化層推離硅/二氧化硅的界面，減少TRAP在硅/二氧化硅的界面的濃度，起到改善器件周期(1/f)噪聲的效果。
三段氧化在時(shí)間、氣體流量上都是可控的，這種可控性表現(xiàn)在可以比較精確的控制氮在氧化層中的分布。
原先在硅/二氧化硅的界面附近的氮元素，進(jìn)入氧化層中，依然可以起到防止硼穿透和改善HCI的作用。
本發(fā)明在現(xiàn)有的柵氧化工藝流程中，將氧氣加入退火工藝，使現(xiàn)有工藝中的純氮?dú)馔嘶鸶臑楸景l(fā)明的氮氧混合氣體退火，改善了器件周期噪聲表現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
因?yàn)橹芷谠肼暠憩F(xiàn)在很大程度上和氮元素在氧化層中的位置及分布有關(guān)，氮元素盡量要離開(kāi)硅/二氧化硅的界面，所以在N2O或NO退火后，想辦法讓氮元素進(jìn)入氧化層，而且不要分布在硅/二氧化硅的界面附近。在N2O或NO退火后做再氧化可以達(dá)到這樣的效果。
本發(fā)明一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現(xiàn)有柵氧化工藝中做了如下該進(jìn)在N2O退火之后的熱處理過(guò)程中，加入少量氧氣，使整個(gè)氧化過(guò)程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮?dú)庵袚饺胙鯕?，此時(shí)生長(zhǎng)的氧化層將原先已產(chǎn)生的氧化層推離硅/二氧化硅的界面，減少TRAP在硅/二氧化硅的界面的濃度，起到改善器件周期噪聲的效果。
三段氧化在時(shí)間，氣體流量上都是可控的，這種可控性表現(xiàn)在可以比較精確的控制氮在氧化層中的分布。
三段氧化在時(shí)間、氣體流量的工藝參數(shù)，具體地說(shuō)明如下1.800℃濕氧10分鐘，N2/H2/O220SLM/600sccm/600sccm2.900℃ N2O退火2.5分鐘，N2O5SLM3.N2O后的再氧化3.1.900℃15分鐘，N2/O210SLM/100sccm3.2.900℃至800℃降溫，20分鐘，N2/O210SLM/100sccm原先在硅/二氧化硅的界面附近的氮元素，進(jìn)入氧化層中依然可以起到防止硼穿透和改善HCI的作用。
需要注意的是在N2O退火后，氧氣(O2/N2)要立即注入工藝陸管，驅(qū)除N2O氣體。所以，O2/N2MFC(氣體質(zhì)量流量計(jì))在設(shè)定為O Ramping(瞬時(shí)上升)功能。(MFC的Default Setting(缺省設(shè)定)是10秒。)在本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例中，將本發(fā)明的工藝方法應(yīng)用在工程卡AA3Z-8954上，得到以下結(jié)論1.對(duì)于3.3V PFET(功率場(chǎng)效應(yīng)管)，在900℃退火時(shí)，注入100sccmO2，周期噪聲比現(xiàn)有的柵氧化工藝有較大的改善。
2.AA3Y 8954 NFET(N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的周期噪聲表現(xiàn)比現(xiàn)有的柵氧化工藝略差些，但仍?xún)?yōu)于e-spec(電參數(shù)規(guī)范)。
3.從總體來(lái)講，退火再氧化工藝能改善器件周期噪聲表現(xiàn)，并且不影響器件其他特性。
現(xiàn)有的N2O柵氧工藝比純氧工藝的周期噪聲差3倍左右。
加入再氧化的N2O柵氧工藝和純氧工藝的周期噪聲表現(xiàn)差不多。
權(quán)利要求
1.一種柵氧化工藝的熱處理方法，其特征在于在N2O退火之后的熱處理過(guò)程中，加入少量氧氣，使整個(gè)氧化過(guò)程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮?dú)庵袚饺胙鯕猓藭r(shí)生長(zhǎng)的氧化層將原先已產(chǎn)生的氧化層推離硅/二氧化硅的界面，減少TRAP在硅/二氧化硅的界面的濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種柵氧化工藝的熱處理方法，其特征在于800℃濕氧10分鐘，N2/H2/O220SLM/600sccm/600sccm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種柵氧化工藝的熱處理方法，其特征在于900℃N2O退火2.5分鐘，N2O5SLM。
4.如權(quán)利要求1所述的一種柵氧化工藝的熱處理方法，其特征在于N2O后的再氧化首先，900℃15分鐘，N2/O210SLM/100sccm；然后，900℃至800℃降溫，20分鐘，N2/O210/100sccm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現(xiàn)有的柵氧化工藝流程中，將氧氣加入退火工藝，使現(xiàn)有工藝中的純氮?dú)馔嘶鸶臑楸景l(fā)明的氮氧混合氣體退火。本發(fā)明在不影響硼穿通和HCI的前提下，可以改善柵氧化的周期噪聲表現(xiàn)。本發(fā)明可用于半導(dǎo)體集成電路及分離器件的制造工藝。
文檔編號(hào)H01L21/324GK1728339SQ20041005329
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者姚澤強(qiáng), 虞軍毅, 劉忠來(lái) 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司