半導體器件制作方法及系統的制作方法

專利名稱：半導體器件制作方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及半導體器件制作方法及系統。
背景技術：
高溫氧化膜(ΗΤ0，High Temperature Oxide)廣泛用于邏輯產品、動態隨機存儲器 (DRAM, Dynamic Random Access Memory)和閃存(Flash)等各類半導體集成電路中。傳統方案通常采用低溫化學氣相沉積(LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposion)方法制作ΗΤ0，該方案中HTO —般由二氯硅烷(SiH2Cl2)或硅烷(SiH4)等與氧化 氮(N2O)在700 800攝氏度(V )的溫度下反應得到二氧化硅(SiO2)或四氧化硅(SiO4) 等。但由于反應不充分等問題的存在，上述傳統方案制作的HTO的結構可能存在缺陷，例如 對于HTO中缺陷結構的二氧化硅(SiO2)，一個硅原子可能只結合了一個氧原子，因此在得到 HTO后，一般還需要對HTO進行處理，以完善HTO的結構，使得HTO的質量提高。完善HTO的結構的原理一般為對HTO進行退火處理，將氧原子送入HTO與HTO中 缺陷結構的硅結合，修正缺陷結構，進而完善HTO的結構，提高HTO的質量。目前有兩篇美國專利相關文件分別提供了完善HTO的退火處理方案1，專利相關文件US6830974，該文件中公開的一個退火處理方案為在形成HTO 后，用氧氣和氮氣作為退火處理的反應物，在反應溫度為90(TC左右，使氧氣和氮氣反應生 成氧原子，其中氧氣與氮氣的比率約為1 99。2，專利相關文件US20060211270，該文件公開的一個退火處理方案為在形成HTO 后，用氧化氮作為退火處理的反應物，將氧化氮(N2O)加熱至大約825°C 950°C，以分解出 氧原子進入ΗΤ0，與缺陷結構的硅結合，修正缺陷結構。本申請發明人分析得出對于專利相關文件US6830974提供的方案，由于在900°C 左右，氧氣很難分解為氧原子，因此該方案修正的HTO的缺陷結構數目有限，限制了 HTO質 量的提高。對于專利相關文件US20060211270提供的方案，由于分解出的氧原子有部分會 與隊0反應生成一氧化氮(NO)，因此雖然該方案提供的氧原子數目有所增加，修正的缺陷結 構數目有所提高，但其增加幅度仍然很有限，還是限制了 HTO質量的提高。由于HTO的質量嚴重影響其所屬半導體器件的性能，因此現有方案由于限制了 HTO質量的提高，也就限制了半導體器件性能的提高。

發明內容
本發明提供半導體器件制作方法與系統，以提高HTO的質量，進而提高HTO所屬半 導體器件的性能。本發明提出了半導體器件制作方法，所述半導體器件包含ΗΤ0，該方法包括步驟 在基體上沉積HTO膜層；以及對HTO膜層進行退火處理，該退火處理的反應物為氫氣和氧 氣，或者為氫氣與氧化氮。本發明還提出了一種半導體器件制作系統，所述半導體器件包含ΗΤ0，該系統包括ΗΤ0制作單元，用于在基體上沉積HTO膜層；以及退火處理單元，用于對HTO制作單元制 作的HTO膜層進行退火處理，該退火處理的反應物為氫氣和氧氣，或者為氫氣與氧化氮本發明提供的方案采用氫氣和氧氣，或者采用氫氣和氧化氮來對半導體器件的 HTO進行退火處理，由于氫氣與氧氣或氧化氮反應能夠提供更多的氧原子進入HTO與缺陷 結構的硅結合，因此修正的缺陷結構數目就更多，也就提高了 HTO的質量，進而提高了該 HTO所屬半導體器件的性能。


圖1為本發明實施例提供的半導體器件制作方法流程圖；圖2為Flash的部分結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的半導體器件制作系統結構示意圖。
具體實施例方式針對背景技術提及的問題，本發明實施例提出下述設計思路如果在形成HTO后， 選擇合適的反應物進行退火處理，以提供更多的氧原子進入HTO來修正HTO中的缺陷結構， 則與現有技術相比，就能夠大大提高修正的缺陷結構的數目，從而提高HTO的質量，進而提 高半導體器件的質量。圖1為本發明實施例提供的半導體器件制作方法流程圖，結合該圖，基于上述設 計思路，該制作方法包括步驟步驟1，在基體上沉積HTO膜層，所述基體代表在制作半導體器件過程中，沉積HTO 膜層前已經制作完成的結構，所述半導體器件可以但不限于是Flash、DRAM及邏輯類產品寸。其中HTO膜層可以采用LPCVD通過DCS或SiH4與N2O反應沉積得到，在采用LPCVD 沉積該HTO膜層時，其反應條件較佳的可以包括下述條件反應溫度處于700°C 800°C ；反 應壓強低于10托爾。步驟2，在沉積HTO膜層后，對該HTO膜層進行退火處理，該退火處理的反應物為氫 氣和氧氣，或者為氫氣與氧化氮(N2O)。較佳的，該退火處理的反應溫度處于900°C 1100°C，以反應生成更多的氧原子。 由于氫與氧混合在一定壓強下可能發生爆炸存在安全隱患，因此為避免該安全隱患，在該 退火處理中，反應壓強較佳的低于20托爾，范圍較佳的為0. 1 20托爾，通常采用幾個或 十多個托爾壓強。此外由于當氫氣與氧氣或氧化氮的比率大于一定數值時，能夠生成的氧原子數目 幾乎不變，而且氫氣與氧氣或氧化氮的比率過高可能有安全隱患，因此本發明實施例提出 較佳的如果用氫氣與氧氣作為反應物，則將氫氣與氧氣的比率保持在35%以下，如果用氫 氣與氧化氮作為反應物，則將氫氣與氧化氮的比率保持在35%以下，一方面避免浪費氫氣， 另一方面消除安全隱患。盡管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施 例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明而仍然實現本發明的有利效果。 因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限
4制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能 和結構，因為它們會是本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開 發中，必須作出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的 限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費 時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要 求書，本發明的優點和特征將更清楚。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，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。以Flash為例，參見圖2，在Flash器件中，HTO 一方面構成氧化物-氮化物-氧化 物(0N0，Oxide-Nitrogen-Oxide)絕緣結構 20，以隔開 Flash 器件的浮柵 21 (FG, Floating Gate)和控制柵22 (CG，Controlling Gate)；另一方面HTO還可以用作Flash中的隧穿氧化 層23 (Tunneling Oxide)，以實現Flash器件數據的擦除，由于隧穿氧化層23的質量提高有 利于提高Flash的可靠性及Flash數據擦除的速度，因此本實施例在制作Flash的過程中 用氫氣與氧氣作為反應物對該HTO進行退火處理來提高HTO的質量，這樣一方面能夠提高 Flash的可靠性，另一方面能夠提高Flash擦除數據的速度，其中所述形成HTO及對其進行 退火處理的具體工藝條件及實施過程可以參照上述內容。本發明實施例還提供了半導體器件制作系統，所述半導體器件包含HTO膜層，所 述器件可以是Flash、DRAM及邏輯類產品等，參照圖3，該系統包括HTO制作單元31，用于在基體上沉積HTO膜層，該單元31的沉積方案可以是采用 LPCVD通過DCS或SiH4與N2O反應沉積出HTO膜層。退火處理單元32，用于對HTO制作單元31制作的HTO膜層進行退火處理，該退火 處理的反應物為氫氣和氧氣，或者為氫氣與氧化氮。較佳的，所述退火處理單元32進行的退火處理工藝中，反應溫度處于900°C 1100°C，以反應生成更多的氧原子。反應壓強較佳的低于20托爾，范圍較佳的為0. 1 20 托爾，通常采用十多個托爾壓強。如果用氫氣與氧氣作為反應物，則將氫氣與氧氣的比率保 持在35%以下，如果用氫氣與氧化氮作為反應物，則將氫氣與氧化氮的比率保持在35%以 下，一方面避免浪費氫氣，另一方面消除安全隱患。如果基于該系統制作Flash，則可以提高HTO的質量，進而一方面可以提高Flash 的可靠性，另一方面可以提高Flash擦除數據的速度，能夠大幅度提高Flash的工作性能。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
一種半導體器件制作方法，所述半導體器件包括高溫氧化膜膜層，其特征在于，包括在基體上沉積高溫氧化膜膜層；對高溫氧化膜膜層進行退火處理，該退火處理的反應物為氫氣和氧氣，或者為氫氣與N2O。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，采用低溫化學氣相沉積通過二氯硅烷或硅 烷與N2O反應，沉積所述高溫氧化膜膜層。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉積高溫氧化膜膜層的反應壓強低于 10托爾，反應溫度為700攝氏度 800攝氏度。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理中，在反應物為氫氣與氧氣 時，氫氣與氧氣的比率低于35% ；以及在反應物為氫氣與氧化氮時，氫氣與氧化氮的比率低于35%。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理中，反應壓強范圍為0.1托 爾 20托爾。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理中，反應溫度范圍為900攝氏 度 1100攝氏度。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫氧化膜用作氧化物_氮化物_氧化 物絕緣結構。
8.如權利要求1 7中任一項權利要求所述的方法，其特征在于，所述半導體器件為閃存。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述高溫氧化膜用作隧穿氧化層。
10.一種半導體器件制作系統，所述半導體器件包括高溫氧化膜，其特征在于，所述系 統包括高溫氧化膜制作單元，用于在基體上沉積高溫氧化膜膜層；退火處理單元，用于對高溫氧化膜制作單元制作的高溫氧化膜膜層進行退火處理，該 退火處理的反應物為氫氣和氧氣，或者為氫氣與氧化氮。
11.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述退火處理中，在反應物為氫氣與氧氣 時，氫氣與氧氣的比率低于35% ；以及在反應物為氫氣與氧化氮時，氫氣與氧化氮的比率低于35%。
12.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述退火處理中，反應壓強范圍為0.1托 爾 20托爾。
13.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述退火處理中，反應溫度范圍為900攝 氏度 1100攝氏度。
14.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述高溫氧化膜用作氧化物_氮化物_氧 化物絕緣結構。
15.如權利要求10 14中任一項權利要求所述的系統，其特征在于，所述半導體器件 為閃存。
16.如權利要求15所述的系統，其特征在于，所述高溫氧化膜用作隧穿氧化層。
全文摘要
本發明提供半導體器件制作方法及系統，所述半導體器件包括HTO，以提高HTO的質量進而提高半導體器件的性能。該方法包括在基體上沉積HTO膜層；對HTO膜層進行退火處理，該退火處理的反應物為氫氣和氧氣，或者為氫氣與氧化氮。
文檔編號H01L21/8247GK101908482SQ20091005253
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者史運澤, 宋化龍, 李亮, 沈憶華 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司