[发明专利]栅氧化层及半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及栅氧化层及包含所述栅氧化层的半导体器件的制作方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，半导体芯片朝向更高的器件密度、高集成度方向发展。因此，半导体器件的尺寸也随之不断减小。其中，晶体管尺寸在减小的过程中，其包含的栅氧化层的厚度也在不断变薄。

然而，栅氧化层在集成电路(IC)中起着重要作用，因此在集成电路制造业中栅氧化层完整性(GOI，Gate Oxide Integrity)的控制非常重要。

传统的栅氧化层的制作工艺是采用热氧化法，在高温环境下，将半导体衬底暴露在含氧环境中，通常形成的栅氧化层的厚度都在几十埃左右，所述工艺在炉管中实现。

申请号为200410089727的中国专利申请文件提供一种栅氧化层的制作方法，参考附图1所示，先提供半导体衬底100，此半导体衬底100上包含隔离结构103，以隔离出有源区；接着，于半导体衬底100内注入掺杂离子，形成掺杂区104；然后，将半导体衬底100放入炉管内，进行热氧化工艺以于半导体衬底100上形成栅氧化层102。

然而，在现有工艺形成栅氧化层前，由于半导体衬底暴露于空气中，表面很容易被氧化，形成一层3埃～5埃的原生氧化层，这层原生氧化层由于是自然氧化的，因此其均匀性和致密性不好，从而会影响后续形成的栅氧化层均匀性及致密性。

另外，由于半导体器件尺寸越来越小，栅氧化层的厚度也越做越薄，利用传统炉管热氧化工艺无法实现厚度在20埃以下的栅氧化层。而且，炉管工艺采用的反应温度越高，形成的栅极氧化层厚度越厚。现有为了形成厚度在30埃至60埃的栅氧化层，并且控制其均匀性，炉管工艺只能采用较低的反应温度(通常为700℃至950℃)，致使形成的栅氧化层的缺陷密度增加。因此，在更小的半导体器件下，形成更薄，更高质量，更易控制厚度的栅氧化层成为一个具有挑战性的任务。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种栅氧化层及包含所述栅氧化层的半导体器件的制作方法。

为解决上述问题，本发明提供一种栅氧化层的制作方法，包括：提供半导体衬底；对半导体衬底进行激光热处理并通入氧气，形成栅氧化层。

可选的，所述激光为脉冲激光。所述脉冲激光的脉冲周期为1微秒～1毫秒。单次脉冲激光处理半导体衬底所用时间为1纳秒～1微秒。激光射至半导体衬底上使半导体衬底的温度达到1000℃～1400℃。所述激光功率为1×10⁴W/cm²～1×10⁷W/cm²。

可选的，所述形成栅氧化层的厚度为5埃～20埃。

本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供半导体衬底；对半导体衬底进行激光热处理并通入氧气，形成栅氧化层；在栅氧化层上形成栅极层；刻蚀栅极层和栅氧化层形成栅极结构；在栅极结构两侧的半导体衬底内形成源极和漏极。

可选的，所述激光为脉冲激光。所述脉冲激光的脉冲周期为1微秒～1毫秒。单次脉冲激光处理半导体衬底所用时间为1纳秒～1微秒。激光射至半导体衬底上使半导体衬底的温度达到1000℃～1400℃。所述激光功率为1×10⁴W/cm²～1×10⁷W/cm²。

可选的，所述形成栅氧化层的厚度为5埃～20埃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：用激光对半导体衬底进行热处理，由于激光照射时间短及强度高的特性，能使半导体衬底上自然氧化的原生氧化层晶格结构调整，致密性及均匀性提高，进而提高了后续栅氧化层的质量，提高了半导体器件的质量。

进一步，单次脉冲激光热处理半导体衬底所需时间小于等于1微秒，并在热处理半导体衬底的同时通入氧气氧化半导体衬底。由于时间短，因此，降低了形成栅氧化层的氧化速率，使栅氧化层的形成速率比较容易控制，从而使栅氧化层的厚度比较容易控制，使形成的栅氧化层厚度达到20埃以下。

附图说明

图1是现有工艺制作栅氧化层的示意图；

图2是本发明制作栅氧化层的具体实施方式流程图；

图3是本发明制作栅氧化层的实施例示意图；

图4是本发明制作半导体器件的具体实施方式流程图；

图5至图7是本发明制作半导体器件的实施例示意图；

图8是本发明所使用的脉冲激光示意图。

具体实施方式