[发明专利]氧化层的制造方法

说明书

本发明公开了一种氧化层的制造方法，包括步骤：步骤一、提供一硅片，对硅片表面进行预处理；步骤二、进行氧化层生长，包括分步骤：步骤21、进行饱压工艺，饱压气体采用惰性气体或氮气；在升温过程中，硅片表面的Si‑H键断裂并产生H2，通过饱压气体将H2吹出；步骤22、进行二氧化硅沉积工艺，在稳定的温度和气压下，氧源气体和硅反应形成二氧化硅层。本发明能提高氧化层的质量以及氧化层和硅表面的界面质量，减少氧化层和硅的界面缺陷，改善器件的闪烁噪声。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种氧化层的制造方法。

背景技术

随着器件沟道长度和栅氧化层厚度的不断缩小，尤其是采用了低电压供电和氮化栅介质层工艺，负偏压不稳定性(negative bias temperature instability，NBTI)效应逐渐成为影响40纳米器件可靠性的主要因素之一。NBTI效应是由于在通常为大于100℃的高温下对PMOS管的栅极加大的负栅压偏置所造成的，表现为阈值电压漂移值即ΔVth不断增大.这种变化是由于在负栅压和高温应力作用下在Si-SiO2栅界面处形成了界面态和氧化层正电荷所造成的，Si-SiO2栅界面中的Si是指栅氧化层底部的硅衬底的硅，SiO2是组成栅氧化层的二氧化硅。实验表明NBTI发生的条件是在Si-SiO2栅界面处有空穴的存在。

SION的K值即介电常数值达到了7左右，大概是SiO2所具有的大小为3.9的K值的1.79倍，从而在相同电学厚度下大大提升了物理厚度，减少了漏电流，提高了栅介质层的可靠性。另一方面，氮的引入还增强了栅介质层的致密度，从而提高了对PMOS硼扩散的阻挡能力。但是，氮的引入增强了沟道中载流子在沟道中的散射，加剧了沟道电流在低频条件下的抖动，从而增大了低频条件下的闪烁噪声(Flicker Noise)。

闪烁噪声的增加对于器件在低频方面造成了横向干扰，从而影响了低频下的灵敏度。目前业界的逻辑器件尤其是手机芯片逐渐往SOC方向发展，把CPU、IO控制器、Ram控制器、音频电路甚至是基带芯片都集成在一颗SOC上，闪烁噪声的存在将影响基带在杂波下的过滤能力，从而导致手机的弱信号下通话不流畅，影响效果。同时对于集成的音频电路，将严重影响其信噪比(db)，影响手机的体验度，因此业界对于闪烁噪声的控制也越来越高。

在CMOS晶体管的栅氧化层和硅衬底的界面处是硅单晶的边界，研究表明Si-SiO2界面并不是一个几何平面，在界面处存在约为的过渡层。过渡层的材料结构为SiO_x，x介于1～2之间，因而出现许多硅的“悬挂”键，这些悬挂键在禁带中产生额外的能带。当电荷载流子运动到这个界面时，有一些被随机俘获，随后又被这些能带释放，Si-SiO2界面界面电荷填充的变化引起了衬底表面电势的变化，从而调制了沟道表面载流子的浓度，并且随着频率产生波动，结果在漏源电流中产生“闪烁”噪声。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化层的制造方法，能提高氧化层的质量以及氧化层和硅表面的界面质量，减少氧化层和硅的界面缺陷，改善器件的闪烁噪声。

为解决上述技术问题，本发明提供的氧化层的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一硅片，对所述硅片表面进行预处理且预处理后在所述硅片表面残留有Si-H键。

步骤二、进行氧化层生长，包括如下分步骤：

步骤21、进行饱压工艺，在所述饱压工艺中对进行氧化层生长的反应腔体进行升温以及通入饱压气体使所述反应腔体的气压稳定，所述饱压气体采用惰性气体或氮气；在升温过程中，所述硅片表面的Si-H键断裂并产生H2，通过所述饱压气体将产生的H2吹出。

步骤22、进行二氧化硅沉积工艺，在所述二氧化硅沉积工艺中通入氧源气体；在稳定的温度和气压下，所述氧源气体和所述硅片的硅反应并在所述硅片表面形成二氧化硅层；利用所述二氧化硅层都是在稳定的温度和气压下形成的特点提高所述二氧化硅层的质量以及提高所述二氧化硅层和所述硅片的界面质量。