專利名稱：一種柵氧化工藝的熱處理方法
技術領域：
本發明涉及半導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：
現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，讓氮元素擴散進入柵氧化層。這樣做的目的有兩個1.多晶中的硼元素穿透柵氧化進入溝道。2.改善熱載流子HCI(熱載流子注入效應)試驗的表現。
氮元素進入柵氧化層，會增加柵氧化層中TRAP(電離陷阱)的濃度，如果TRAP濃度在硅/二氧化硅的界面達到一定程度，會影響器件的噪聲表現。某些RF(radio frequency射頻)器件對柵氧化的噪聲表現有一定的要求。
發明內容
本發明要解決的技術問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。
為解決上述技術問題，本發明所述的一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現有柵氧化工藝中做了如下改進在N2O退火之后的熱處理過程中，加入少量氧氣，使整個氧化過程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮氣中摻入氧氣，此時生長的氧化層將原先已產生的氧化層推離硅/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。
三段氧化在時間、氣體流量上都是可控的，這種可控性表現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。
本發明在現有的柵氧化工藝流程中，將氧氣加入退火工藝，使現有工藝中的純氮氣退火改為本發明的氮氧混合氣體退火，改善了器件周期噪聲表現。
具體實施例方式
因為周期噪聲表現在很大程度上和氮元素在氧化層中的位置及分布有關，氮元素盡量要離開硅/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到這樣的效果。
本發明一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現有柵氧化工藝中做了如下該進在N2O退火之后的熱處理過程中，加入少量氧氣，使整個氧化過程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮氣中摻入氧氣，此時生長的氧化層將原先已產生的氧化層推離硅/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。
三段氧化在時間，氣體流量上都是可控的，這種可控性表現在可以比較精確的控制氮在氧化層中的分布。
三段氧化在時間、氣體流量的工藝參數，具體地說明如下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，驅除N2O氣體。所以，O2/N2MFC(氣體質量流量計)在設定為O Ramping(瞬時上升)功能。(MFC的Default Setting(缺省設定)是10秒。)在本發明的一個典型實施例中，將本發明的工藝方法應用在工程卡AA3Z-8954上，得到以下結論1.對于3.3V PFET(功率場效應管)，在900℃退火時，注入100sccmO2，周期噪聲比現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體場效應晶體管)的周期噪聲表現比現有的柵氧化工藝略差些，但仍優于e-spec(電參數規范)。
3.從總體來講，退火再氧化工藝能改善器件周期噪聲表現，并且不影響器件其他特性。
現有的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差不多。
權利要求
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程中，加入少量氧氣，使整個氧化過程分為三段1、主氧化小流量的濕氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在隨后的退火氮氣中摻入氧氣，此時生長的氧化層將原先已產生的氧化層推離硅/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
本發明公開了一種柵氧化工藝的熱處理方法，在現有的柵氧化工藝流程中，將氧氣加入退火工藝，使現有工藝中的純氮氣退火改為本發明的氮氧混合氣體退火。本發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。本發明可用于半導體集成電路及分離器件的制造工藝。
文檔編號H01L21/324GK1728339SQ20041005329
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優先權日2004年7月29日
發明者姚澤強, 虞軍毅, 劉忠來 申請人:上海華虹Nec電子有限公司