专利名称：一种栅氧化工艺的热处理方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造工艺方法，特别是涉及一种栅氧化工艺的热处理方法。
背景技术：
现有的栅氧化工艺流程在0.25-0.18um的栅氧化工艺中，通常通入一氧化二氮(N2O)或一氧化氮(NO)气体，让氮元素扩散进入栅氧化层。这样做的目的有两个1.多晶中的硼元素穿透栅氧化进入沟道。2.改善热载流子HCI(热载流子注入效应)试验的表现。
氮元素进入栅氧化层，会增加栅氧化层中TRAP(电离陷阱)的浓度，如果TRAP浓度在硅/二氧化硅的界面达到一定程度，会影响器件的噪声表现。某些RF(radio frequency射频)器件对栅氧化的噪声表现有一定的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种栅氧化工艺的热处理方法，在不影响硼穿通和HCI的前提下，改善栅氧化的周期(1/f)噪声表现。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种栅氧化工艺的热处理方法，在现有栅氧化工艺中做了如下改进在N2O退火之后的热处理过程中，加入少量氧气，使整个氧化过程分为三段1、主氧化小流量的湿氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在随后的退火氮气中掺入氧气，此时生长的氧化层将原先已产生的氧化层推离硅/二氧化硅的界面，减少TRAP在硅/二氧化硅的界面的浓度，起到改善器件周期(1/f)噪声的效果。
三段氧化在时间、气体流量上都是可控的，这种可控性表现在可以比较精确的控制氮在氧化层中的分布。
原先在硅/二氧化硅的界面附近的氮元素，进入氧化层中，依然可以起到防止硼穿透和改善HCI的作用。
本发明在现有的栅氧化工艺流程中，将氧气加入退火工艺，使现有工艺中的纯氮气退火改为本发明的氮氧混合气体退火，改善了器件周期噪声表现。
具体实施例方式
因为周期噪声表现在很大程度上和氮元素在氧化层中的位置及分布有关，氮元素尽量要离开硅/二氧化硅的界面，所以在N2O或NO退火后，想办法让氮元素进入氧化层，而且不要分布在硅/二氧化硅的界面附近。在N2O或NO退火后做再氧化可以达到这样的效果。
本发明一种栅氧化工艺的热处理方法，在现有栅氧化工艺中做了如下该进在N2O退火之后的热处理过程中，加入少量氧气，使整个氧化过程分为三段1、主氧化小流量的湿氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在随后的退火氮气中掺入氧气，此时生长的氧化层将原先已产生的氧化层推离硅/二氧化硅的界面，减少TRAP在硅/二氧化硅的界面的浓度，起到改善器件周期噪声的效果。
三段氧化在时间，气体流量上都是可控的，这种可控性表现在可以比较精确的控制氮在氧化层中的分布。
三段氧化在时间、气体流量的工艺参数，具体地说明如下1.800℃湿氧10分钟，N2/H2/O220SLM/600sccm/600sccm2.900℃ N2O退火2.5分钟，N2O5SLM3.N2O后的再氧化3.1.900℃15分钟，N2/O210SLM/100sccm3.2.900℃至800℃降温，20分钟，N2/O210SLM/100sccm原先在硅/二氧化硅的界面附近的氮元素，进入氧化层中依然可以起到防止硼穿透和改善HCI的作用。
需要注意的是在N2O退火后，氧气(O2/N2)要立即注入工艺陆管，驱除N2O气体。所以，O2/N2MFC(气体质量流量计)在设定为O Ramping(瞬时上升)功能。(MFC的Default Setting(缺省设定)是10秒。)在本发明的一个典型实施例中，将本发明的工艺方法应用在工程卡AA3Z-8954上，得到以下结论1.对于3.3V PFET(功率场效应管)，在900℃退火时，注入100sccmO2，周期噪声比现有的栅氧化工艺有较大的改善。
2.AA3Y 8954 NFET(N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)的周期噪声表现比现有的栅氧化工艺略差些，但仍优于e-spec(电参数规范)。
3.从总体来讲，退火再氧化工艺能改善器件周期噪声表现，并且不影响器件其他特性。
现有的N2O栅氧工艺比纯氧工艺的周期噪声差3倍左右。
加入再氧化的N2O栅氧工艺和纯氧工艺的周期噪声表现差不多。
权利要求
1.一种栅氧化工艺的热处理方法，其特征在于在N2O退火之后的热处理过程中，加入少量氧气，使整个氧化过程分为三段1、主氧化小流量的湿氧，800℃；2、N2O退火，900℃；3、在随后的退火氮气中掺入氧气，此时生长的氧化层将原先已产生的氧化层推离硅/二氧化硅的界面，减少TRAP在硅/二氧化硅的界面的浓度。
2.如权利要求1所述的一种栅氧化工艺的热处理方法，其特征在于800℃湿氧10分钟，N2/H2/O220SLM/600sccm/600sccm。
3.如权利要求1所述的一种栅氧化工艺的热处理方法，其特征在于900℃N2O退火2.5分钟，N2O5SLM。
4.如权利要求1所述的一种栅氧化工艺的热处理方法，其特征在于N2O后的再氧化首先，900℃15分钟，N2/O210SLM/100sccm；然后，900℃至800℃降温，20分钟，N2/O210/100sccm。
全文摘要
本发明公开了一种栅氧化工艺的热处理方法，在现有的栅氧化工艺流程中，将氧气加入退火工艺，使现有工艺中的纯氮气退火改为本发明的氮氧混合气体退火。本发明在不影响硼穿通和HCI的前提下，可以改善栅氧化的周期噪声表现。本发明可用于半导体集成电路及分离器件的制造工艺。
文档编号H01L21/324GK1728339SQ20041005329
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者姚泽强, 虞军毅, 刘忠来 申请人:上海华虹Nec电子有限公司