[发明专利]栅极氧化层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种栅极氧化层的制备方法。

背景技术

MOSFET（Metallic Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）半导体器件的制造过程是在半导体衬底（例如硅衬底）中植入STI（Shallow Trench Isolation，浅沟道隔离）在STI之间的衬底区域制造NMOS（N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体）、PMOS（P-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属氧化物半导体）等多种半导体器件。

STI的作用是对各个半导体器件进行隔离，防止器件之间漏电流的产生等。当STI形成以后，制造例如NMOS、PMOS等器件时，需要在衬底表面生长栅极氧化层（Gate Oxide）。

如图1所示，现有技术中，在制备栅极氧化层之前，经过前序制造工艺所生产的产品具有衬底1，在衬底1中形成有STI2，在STI2之间的衬底区域为AA（Active Area，有源区）区，在包括STI2和AA区的整个衬底1的表面覆盖一层牺牲氧化层（SAC Oxide，Sacrificial Oxide）3，在所述牺牲氧化层3上，位于STI2的远离AA区表面的外侧覆盖有掩膜层4。

在图1所示结构的基础上制备栅极氧化层需要经过如下过程。

如图2所示，去除AA区表面所覆盖的牺牲氧化层3。在去除AA区表面所覆盖的牺牲氧化层3时，位于STI2表面并且未被掩膜层4覆盖的部分牺牲氧化层3也会被去除。去除牺牲氧化层3之后，便暴露出AA区表面以及部分STI2的表面。

随后，如图3所示，在AA区表面和靠近AA区的STI2表面生长栅极氧化层5。

现有的上述栅极氧化层的制备过程中，如图4所示，当去除牺牲氧化层3之后，生长栅极氧化层5时，由于STI2和衬底1之间交界处衬底材料和STI材料不同导致的衬底晶格结构的不连续，使得在AA区和STI2交界处所生长的栅极氧化层5（如图4中虚线区域）与AA区表面生长的栅极氧化层5存在差异——在AA区和STI2交界处所生长的栅极氧化层5的生长速率比AA区表面生长的栅极氧化层5的生长速率慢，进而导致了在AA区和STI2交界处所生长的栅极氧化层5的厚度小于AA区表面生长的栅极氧化层5的厚度，出现图4虚线框中的凹陷结构。这种差异会随着栅极氧化层5的厚度的增加而增加，对于在1000埃左右厚度的厚栅极氧化层（Thick Gate Oxide）来说，在AA区和STI2交界处所生长的栅极氧化层5与AA区表面生长的栅极氧化层5的厚度差异可达到430埃，差异率达到了约为43%。图4所示的虚线框中栅极氧化层5的凹陷结构，将导致在AA区和STI2交界处所生长的栅极氧化层5的击穿电压（V_bd）低于AA区表面生长的栅极氧化层5，进而导致HV GOI Vramp（High Voltage Gate Oxide Integrity Voltage Ramp，高压栅氧化层完整性斜坡电压测试）测试的失败。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种栅极氧化层的制备方法，以消除AA区和STI交界处生长栅极氧化层时所产生的凹陷结构，进而提高AA区和STI交界处所生长的栅极氧化层的击穿电压，避免HV GOI Vramp的失败。

本申请的技术方案是这样实现的：

一种栅极氧化层的制备方法，包括：

提供形成栅极氧化层之前的衬底，所述衬底中形成有STI，在STI之间的衬底区域为AA区，在所述AA区的表面和STI的表面覆盖一牺牲氧化层；

去除所述牺牲氧化层，并去除所述STI表面的部分材料，以使得所述STI的上表面低于所述AA区的上表面；

在去除所述STI表面部分材料后所露出的AA区的侧面以及所述AA区的上表面，生长第一氧化层；

去除所述第一氧化层，并进一步去除所述STI表面的部分材料；

在所述AA区的上表面和侧面以及靠近所述AA区的STI表面生长栅极氧化层。

进一步，位于STI远离AA区表面的外侧覆盖有掩膜层。

进一步，采用湿法刻蚀方法，以去除所述牺牲氧化层，并去除所述STI表面的部分材料。

进一步，在去除所述牺牲氧化层，并去除所述STI表面的部分材料之后，所述AA区的上表面和STI的上表面高度差为100～200埃。

进一步，采用炉管工艺方法生长所述第一氧化层。