[发明专利]一种栅氧化层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种栅氧化层的制备方法。

背景技术

近年来，随着超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)的快速发展，对器件加工技术提出了更多的特殊要求，其中MOS器件特征尺寸进入纳米时代对栅氧化层的要求就是一个明显的挑战。栅氧化层的制备工艺是半导体制造工艺中的关键技术，直接影响和决定了器件的电学特性和可靠性。

MOSFET器件的关键性能指标是驱动电流，驱动电流的大小取决于栅极电容。栅极电容与栅极表面积成正比，与栅介质厚度成反比。因此，通过增加栅极表面积和降低栅介质厚度均可提高栅极电容，而降低栅介质SiO₂的厚度就变成推进MOSFET器件性能提高的首要手段。

现阶段，采用原位水蒸汽氧化法(In-Situ Steam Generation，ISSG)制备栅介质SiO₂氧化层的方法大致有两大类：

一类是采用O₂和H₂作为主要反应气体的原位水蒸汽氧化法制备，简称O₂ISSG。其主要涉及

H₂+O₂→H₂O+O^*+OH^*+other species    （α）

该反应（α）主要利用O₂与H₂反应生成的原子氧O^*与衬底表面的硅原子反应生成SiO₂氧化层。其特点是氧化物质量好，反应速度较快，适于制备厚度大于22A的SiO₂氧化物。但是，如果要制备小于22A的栅介质氧化层，其反应的温度和时间就变得不易控制。例如，制备15A左右的栅介质氧化层，其在900℃的温度下工艺反应时间只有10秒左右，在如此短的反应时间内，氧化物的厚度很难控制；同时，由于O₂ISSG反应所生成的纯SiO₂氧化层的厚度太薄而无法阻止后续高温工艺中硼离子的穿透。因此，O₂ISSG无法提供一种用于45nm及以下工艺所需要的超薄栅氧化层。

另一类则是采用N₂O和H₂混合气体反应的原位水蒸汽氧化法制备，简称N₂O ISSG。其主要涉及

H₂+N₂O→H₂O+NO^*+O^*+OH^*+other species    （β）

同样，该反应（β）也主要是利用N₂O与H₂反应生成的原子氧O^*与衬底表面的硅原子反应生成SiO₂氧化层。但是，该反应所需要的温度较高，且反应依然较缓慢。过高的反应温度对那些需要对热预算进行精确控制的集成器件来说，N₂O ISSG工艺并不是一个合适的选择。因此，N₂O ISSG的高温反应也限制了它的应用范围。

发明内容

本发明提供了一种栅氧化层的制备方法，一个目的在于解决现有技术中制备栅氧化层时反应速度较快，不易制备超薄栅氧化层的问题。

本发明的另一个目的在于解决现有技术中制备栅氧化层时反应温度过高而导致应用范围窄的问题

为解决上述技术问题，本发明提供一种栅氧化层的制备方法，包括：

提供衬底于RTP腔室中；

在第一压强下通入包括氧气、一氧化二氮及氢气的反应气体；

对所述衬底表面升温至反应温度，并持续一段时间；

在所述衬底表面形成一层栅氧化层。

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述栅氧化层的厚度为小于等于

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述栅氧化层的厚度为

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述栅氧化层的成分包括氮氧化硅。

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述栅氧化层中氮的原子数含量为1%～5%。

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述混合气体中氢气的体积百分比小于1%。

可选的，对于所述的栅氧化层的制备方法，所述通入反应气体为先通入一氧化二氮和氧气，待所述RTP腔室温度为第一温度时，通入氢气并升温至反应温度。