柵氧化層的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，特別涉及一種柵氧化層的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柵氧化層的制造工藝是半導體制造工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響和決定了器件的 電學特性和可靠性。
[0003] 傳統(tǒng)的柵氧化層的制作工藝是采用熱氧化法，在高溫環(huán)境下，將半導體襯底暴露 在含氧環(huán)境中，在所述半導體襯底的表面上形成柵氧化層，所述工藝在爐管中實現(xiàn)。但是， 如果需要在刻蝕后的溝槽中生長柵氧化層，例如溝槽功率器件，需要在高溫環(huán)境下，將含有 溝槽的半導體襯底暴露在含氧環(huán)境中，同時通入氮氣，保證爐管有穩(wěn)定的氣流和溫度分布， 從而在溝槽的側(cè)壁和底部上形成柵氧化層。
[0004] 傳統(tǒng)的柵氧化層的制造方法主要包含兩個階段；（1)升溫階段，將含有溝槽的半 導體襯底放入爐管中，通入氮氣，升高爐管的溫度；（2)氧化階段；通入氧氣，在溝槽的側(cè)壁 和底部生成柵氧化層，此階段持續(xù)的通入氮氣；然后，降低爐管的溫度，將半導體襯底退出 爐管。
[0005] 由于半導體襯底具有<100〉晶格的晶面上的娃原子密度是最低的，氧化速度也最 慢，在該種襯底上刻蝕出溝槽后，側(cè)壁的原子密度會大于襯底表面和溝槽底部，為了保證柵 氧化層的擊穿電壓達標，需要使用較高的溫度進行氧化，而爐管的升溫較慢，在升溫的過程 中，為了防止娃片氮化，必須通入比較少量的氧氣；當氧氣被通入時，由于溝槽側(cè)壁的娃原 子密度比底部大，側(cè)壁的氧化速度高于底部的氧化速度，因此少量的氧氣幾乎都被消耗在 側(cè)壁上，底部的氧化速度會非常慢，最終導致溝槽側(cè)壁的柵氧化層的厚度大于溝槽底部的 柵氧化層的厚度，從而影響柵氧化層的均勻性。
[0006] 在一個深寬比大于2:1的溝槽中進行柵氧化層的生長，采用傳統(tǒng)的柵氧化層的制 造方法生成的柵氧化層，溝槽側(cè)壁厚度與底部厚度的差異要高于49%。
[0007] 然而，隨著半導體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，為了達到更快的運算速度、更大的數(shù)據(jù)存 儲量W及更多的功能，半導體芯片朝向更高的器件密度、高集成度方向發(fā)展，因此，半導體 器件的尺寸也隨之減小。其中，半導體器件尺寸在減小的過程中，其包含的柵氧化層的厚度 也在不斷減薄，因此，對于柵氧化層厚度的均勻性的要求越來越嚴格。溝槽中形成的柵氧化 層，側(cè)壁和底部相差較大會對半導體器件的開啟電壓和工作電壓造成影響，進而影響器件 的可靠性。
[0008] 因此，如何減小溝槽中側(cè)壁和底部的柵氧化層的厚度差異，成為當前亟需解決的 技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了一種柵氧化層的制造方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中形成柵氧化層時，溝 槽側(cè)壁和底部的厚度差異較大的問題。
[0010] 本發(fā)明提供的柵氧化層的制造方法，包括：
[0011] 提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有溝槽；
[0012] 將所述半導體襯底放入爐管內(nèi)，通入氧氣，在所述溝槽的側(cè)壁及底部形成第一柵 氧化層；
[0013] 向爐管中通入氮氣，并升高爐管的溫度；
[0014] 向爐管中通入氧氣與催化氣體，在第一柵氧化層上形成第二柵氧化層。
[0015] 進一步的，所述第一柵氧化層的厚度為50A-150A。
[0016] 進一步的，形成第一柵氧化層的爐管溫度為80(TC~85(TC。
[0017] 進一步的，形成第一柵氧化層的氧氣的流量大于等于10升每分鐘。
[001引進一步的，向爐管中通入氮氣的步驟中，所述爐管的最終溫度為lOOOC~ iiocrc。
[0019] 進一步的，所述催化氣體為含氯氣體。
[0020] 進一步的，所述含氯氣體為氯化氨和/或C2H4CI2。
[0021] 進一步的，所述含氯氣體的流量為0.2升每分鐘~0.8升每分鐘。
[0022] 進一步的，形成第二柵氧化層的氧氣的流量大于等于10升每分鐘。
[0023] 進一步的，所述第一柵氧化層與第二柵氧化層的厚度之和大于400A。
[0024] 進一步的，所述溝槽側(cè)壁的厚度與溝槽底部的厚度的差異小于30%。
[00巧]進一步的，所述溝槽的深寬比大于2:1。
[0026] 進一步的，刻蝕所述半導體襯底形成溝槽，被刻蝕的一面為<100〉晶格。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點：
[0028] 綜上所述，本發(fā)明提供的柵氧化層的制造方法，將柵氧化層的生成分為主要的H 個步驟，先在爐管的正常溫度下通入氧氣形成第一柵氧化層，然后通入氮氣并進行爐管升 溫，最后通入氧氣與催化氣體在所述第一柵氧化層上形成第二柵氧化層，第一柵氧化層在 溝槽側(cè)壁的厚度大于溝槽底部的厚度，第二柵氧化層因為有催化氣體W及之前形成的第一 柵氧化層的影響，其在溝槽側(cè)壁的厚度小于溝槽底部的厚度，第二柵氧化層形成在第一柵 氧化層之上，達到減小溝槽側(cè)壁和底部厚度差異的問題，提高柵極氧化層的均勻性，從而提 高器件的可靠性。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明一實施例所提供的柵氧化層的制造方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030] W下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的柵氧化層的制造方法做進一步詳細 說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚，需說明的是，附圖均采 用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的 目的。
[0031] 圖1為本發(fā)明一實施例所提供的柵氧化層的制造方法的流程示意圖，如圖1所示， 本發(fā)明提出的一種柵氧化層的制造方法，包括W下步驟：
[0032] 步驟SOI;提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有溝槽；
[0033] 步驟S02 ;將所述半導體襯底放入爐管內(nèi)，通入氧氣，在所述溝槽的側(cè)壁及底部形 成第一柵氧化層；
[0034] 步驟S03 ;向爐管中通入氮氣，并升高爐管的溫度；
[0035] 步驟S04 ;向爐管中通入氧氣與催化氣體，在第一柵氧化層上形成第二柵氧化層。
[0036] W下詳細說明本發(fā)明提出的柵氧化層的制造方法：
[0037] 在步驟SOI中，提供半導體襯底，采用曝光與刻蝕的方法在所述半導體襯底上形 成溝槽。本實施例中，所述溝槽的深寬比大于2:1，本發(fā)明所提供的柵氧化層的制造方法比 較適用于深寬比大于2:1的溝槽，需要說明的是，也可W用于制造深寬比小于2:1的溝槽的 柵氧化層，不過溝槽的深寬比比較小的情況下，使用傳統(tǒng)的柵氧化層的制造方法就可W到 達工藝要求；所述半導體襯底被刻蝕形成溝槽的一面為<100〉晶格。
[0038] 在步驟S02中，將所述半導體襯底放入爐管內(nèi)，此時保持爐管的溫度保持在低溫 狀態(tài)，為 800°C~850°C，例如 800°C、810°C、820°C、830°C、840°C、850°C，較佳的爐管溫度為 83(TC。向爐管中通入氧氣，氧氣的流量大于等于10升每分鐘，例如10升每分鐘、20升每分 鐘、30升每分鐘，較佳的氧氣流量為10升每分鐘。通過氧化反應(yīng)在所述半導體襯底溝槽的 側(cè)壁及底部形成第一柵氧化層。
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