[发明专利]栅结构氧化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种栅结构氧化的方法。

背景技术

在半导体器件的制作过程中，常常涉及对晶圆表面进行氧化处理。通过适当的制造控制，所形成的氧化层具有高质量和稳定的介质特性。由于这些特性，氧化工艺在半导体器件的制作过程是至关重要的，特别是对于金属氧化物半导体(MOS)工艺中的栅结构氧化。

图1为现有技术对栅结构氧化的方法流程图，结合图2a～图2c所示的对栅结构氧化的剖面示意图，对该方法进行详细说明：

步骤101、在晶圆的硅衬底101上依次沉积栅氧化层102及多晶硅层103，如图2a所示；

在本步骤之前，已经在硅衬底101内通过双阱工艺形成P阱和N阱，并在所形成P阱和N阱之间形成了用于隔离的浅槽隔离(STI)，在图中没有表示出；

步骤102、按照栅结构的图形，图案化多晶硅层103和栅氧化层102，得到栅结构104，如图2b所示；

在本步骤中，图案化多晶硅层103的过程为：在多晶硅层103上涂布光刻胶层，按照栅结构的图形，对光刻胶层曝光显影后，形成具有栅结构图形的光刻胶层，然后以该具有栅结构图形的光刻胶层为掩膜，对多晶硅层103和栅氧化层102刻蚀，在硅衬底101上形成栅结构104；

步骤103、在裸露的晶圆的硅衬底101及所形成的栅结构104的表面进行热氧化，形成氧化膜105，如图2c所示；

在本步骤中，热氧化得到的氧化膜105是一种坚硬和致密的二氧化硅(SiO₂)结构，其作为一种有效阻挡层，保护硅衬底101上的有源器件和硅表面在后续制造工艺，比如源漏极离子注入等工艺时不被划伤和损害。

图1中采用热氧化技术形成氧化膜105的方法有两种，分别为炉管热氧化方法和快速热氧化方法。其中，炉管氧化方法的过程为：将一批要氧化的晶圆放置在通入氧气的高温炉中，然后采用大于700摄氏度的高温持续3～5个小时，在要氧化的晶圆表面形成氧化膜；快速热氧化方法的过程为：将一片要氧化的晶圆放置到高于800摄氏度的反应腔中，在较短时间，比如百秒内在要氧化的晶圆表面形成氧化膜。

随着半导体技术的发展，所制造半导体器件的特征尺寸(CD)也越来越小，相应栅结构的CD越来越小，导致栅结构的氧化膜的厚度也越来越薄，大约1～2纳米左右。如果采用炉管热氧化方法，为了得到比较薄的氧化膜，可以通过减少通入高温炉中的氧气量方法实现，但是，得到的氧化层具有很差的台阶覆盖效应，这是因为在炉管中不仅仅具有通入的氧气，还有自然环境中的氧气，氧化膜的厚度同时受到这两类氧气的影响，随着要得到的氧化膜厚度降低，无法对自然环境中的氧气量控制，只能控制通入的氧气量使之越来越少，这是很难控制的，所以不容易控制氧化膜的厚度且导致了很差的台阶覆盖效应。如果采用快速热氧化方法得到比较薄的氧化膜，由于是一片一片进行晶圆的氧化过程，则对于一批晶圆来说，需要的时间比较长，无法在短时间内完成。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种栅结构氧化的方法，该方法能够在栅结构上得到很薄且均匀的氧化膜，且花费的时间比较少。

为达到上述目的，本发明实施的技术方案具体是这样实现的：

一种栅结构氧化的方法，在半导体器件的硅衬底上制作栅结构，该方法还包括：

在栅结构及裸露的硅衬底上采用快速热氧化方法形成种子氧化层；

在种子氧化层上采用湿氧方法形成湿氧化层；

所述种子氧化层和湿氧化层的厚度之和为要在栅结构上形成的氧化膜厚度。

所述种子氧化层的厚度为0.5～1.5纳米。

所述快速热氧化方法是在反应腔中进行，所述采用的反应腔温度为600～700摄氏度，通入的氧气量为1～20每分钟标准升slm，通入的氮气量为5～30slm，反应时间为5～780秒。

所述湿氧化层的厚度为0.5～2纳米。

所述湿氧方法是在原位氧化腔体中进行，采用的原位氧化腔体温度为550～700摄氏度，通入的水蒸气含氧量为0.1～10slm或者通入水蒸气3-30slm，时间为5～50秒。

所述形成种子氧化层和形成湿氧化层分别是由两个控制系统控制完成；

或者所述形成种子氧化层和形成湿氧化层是由一个控制系统控制完成。