CN101908482A - 半导体器件制作方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供半导体器件制作方法及系统，所述半导体器件包括HTO，以提高HTO的质量进而提高半导体器件的性能。该方法包括：在基体上沉积HTO膜层；对HTO膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及半导体器件制作方法及系统。
背景技术
高温氧化膜(HTO，High Temperature Oxide)广泛用于逻辑产品、动态随机存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)和闪存(Flash)等各类半导体集成电路中。
传统方案通常采用低温化学气相沉积(LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposion)方法制作HTO，该方案中HTO一般由二氯硅烷(SiH2Cl2)或硅烷(SiH4)等与氧化氮(N2O)在700～800摄氏度(℃)的温度下反应得到二氧化硅(SiO2)或四氧化硅(SiO4)等。但由于反应不充分等问题的存在，上述传统方案制作的HTO的结构可能存在缺陷，例如对于HTO中缺陷结构的二氧化硅(SiO2)，一个硅原子可能只结合了一个氧原子，因此在得到HTO后，一般还需要对HTO进行处理，以完善HTO的结构，使得HTO的质量提高。
完善HTO的结构的原理一般为对HTO进行退火处理，将氧原子送入HTO与HTO中缺陷结构的硅结合，修正缺陷结构，进而完善HTO的结构，提高HTO的质量。
目前有两篇美国专利相关文件分别提供了完善HTO的退火处理方案：
1，专利相关文件US6830974，该文件中公开的一个退火处理方案为：在形成HTO后，用氧气和氮气作为退火处理的反应物，在反应温度为900℃左右，使氧气和氮气反应生成氧原子，其中氧气与氮气的比率约为1∶99。
2，专利相关文件US20060211270，该文件公开的一个退火处理方案为：在形成HTO后，用氧化氮作为退火处理的反应物，将氧化氮(N2O)加热至大约825℃～950℃，以分解出氧原子进入HTO，与缺陷结构的硅结合，修正缺陷结构。
本申请发明人分析得出：对于专利相关文件US6830974提供的方案，由于在900℃左右，氧气很难分解为氧原子，因此该方案修正的HTO的缺陷结构数目有限，限制了HTO质量的提高。对于专利相关文件US20060211270提供的方案，由于分解出的氧原子有部分会与N2O反应生成一氧化氮(NO)，因此虽然该方案提供的氧原子数目有所增加，修正的缺陷结构数目有所提高，但其增加幅度仍然很有限，还是限制了HTO质量的提高。
由于HTO的质量严重影响其所属半导体器件的性能，因此现有方案由于限制了HTO质量的提高，也就限制了半导体器件性能的提高。
发明内容
本发明提供半导体器件制作方法与系统，以提高HTO的质量，进而提高HTO所属半导体器件的性能。
本发明提出了半导体器件制作方法，所述半导体器件包含HTO，该方法包括步骤：在基体上沉积HTO膜层；以及对HTO膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮。
本发明还提出了一种半导体器件制作系统，所述半导体器件包含HTO，该系统包括：HTO制作单元，用于在基体上沉积HTO膜层；以及退火处理单元，用于对HTO制作单元制作的HTO膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮
本发明提供的方案采用氢气和氧气，或者采用氢气和氧化氮来对半导体器件的HTO进行退火处理，由于氢气与氧气或氧化氮反应能够提供更多的氧原子进入HTO与缺陷结构的硅结合，因此修正的缺陷结构数目就更多，也就提高了HTO的质量，进而提高了该HTO所属半导体器件的性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的半导体器件制作方法流程图；
图2为Flash的部分结构示意图；
图3为本发明实施例提供的半导体器件制作系统结构示意图。
具体实施方式
针对背景技术提及的问题，本发明实施例提出下述设计思路：如果在形成HTO后，选择合适的反应物进行退火处理，以提供更多的氧原子进入HTO来修正HTO中的缺陷结构，则与现有技术相比，就能够大大提高修正的缺陷结构的数目，从而提高HTO的质量，进而提高半导体器件的质量。
图1为本发明实施例提供的半导体器件制作方法流程图，结合该图，基于上述设计思路，该制作方法包括步骤：
步骤1，在基体上沉积HTO膜层，所述基体代表在制作半导体器件过程中，沉积HTO膜层前已经制作完成的结构，所述半导体器件可以但不限于是Flash、DRAM及逻辑类产品等。
其中HTO膜层可以采用LPCVD通过DCS或SiH4与N2O反应沉积得到，在采用LPCVD沉积该HTO膜层时，其反应条件较佳的可以包括下述条件：反应温度处于700℃～800℃；反应压强低于10托尔。
步骤2，在沉积HTO膜层后，对该HTO膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮(N2O)。
较佳的，该退火处理的反应温度处于900℃～1100℃，以反应生成更多的氧原子。由于氢与氧混合在一定压强下可能发生爆炸存在安全隐患，因此为避免该安全隐患，在该退火处理中，反应压强较佳的低于20托尔，范围较佳的为0.1～20托尔，通常采用几个或十多个托尔压强。
此外由于当氢气与氧气或氧化氮的比率大于一定数值时，能够生成的氧原子数目几乎不变，而且氢气与氧气或氧化氮的比率过高可能有安全隐患，因此本发明实施例提出较佳的如果用氢气与氧气作为反应物，则将氢气与氧气的比率保持在35％以下，如果用氢气与氧化氮作为反应物，则将氢气与氧化氮的比率保持在35％以下，一方面避免浪费氢气，另一方面消除安全隐患。
尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会是本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
以Flash为例，参见图2，在Flash器件中，HTO一方面构成氧化物-氮化物-氧化物(ONO，Oxide-Nitrogen-Oxide)绝缘结构20，以隔开Flash器件的浮栅21(FG，Floating Gate)和控制栅22(CG，Controlling Gate)；另一方面HTO还可以用作Flash中的隧穿氧化层23(Tunneling Oxide)，以实现Flash器件数据的擦除，由于隧穿氧化层23的质量提高有利于提高Flash的可靠性及Flash数据擦除的速度，因此本实施例在制作Flash的过程中用氢气与氧气作为反应物对该HTO进行退火处理来提高HTO的质量，这样一方面能够提高Flash的可靠性，另一方面能够提高Flash擦除数据的速度，其中所述形成HTO及对其进行退火处理的具体工艺条件及实施过程可以参照上述内容。
本发明实施例还提供了半导体器件制作系统，所述半导体器件包含HTO膜层，所述器件可以是Flash、DRAM及逻辑类产品等，参照图3，该系统包括：
HTO制作单元31，用于在基体上沉积HTO膜层，该单元31的沉积方案可以是采用LPCVD通过DCS或SiH4与N2O反应沉积出HTO膜层。
退火处理单元32，用于对HTO制作单元31制作的HTO膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮。
较佳的，所述退火处理单元32进行的退火处理工艺中，反应温度处于900℃～1100℃，以反应生成更多的氧原子。反应压强较佳的低于20托尔，范围较佳的为0.1～20托尔，通常采用十多个托尔压强。如果用氢气与氧气作为反应物，则将氢气与氧气的比率保持在35％以下，如果用氢气与氧化氮作为反应物，则将氢气与氧化氮的比率保持在35％以下，一方面避免浪费氢气，另一方面消除安全隐患。
如果基于该系统制作Flash，则可以提高HTO的质量，进而一方面可以提高Flash的可靠性，另一方面可以提高Flash擦除数据的速度，能够大幅度提高Flash的工作性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (16)
1.一种半导体器件制作方法，所述半导体器件包括高温氧化膜膜层，其特征在于，包括：
在基体上沉积高温氧化膜膜层；
对高温氧化膜膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与N2O。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用低温化学气相沉积通过二氯硅烷或硅烷与N2O反应，沉积所述高温氧化膜膜层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉积高温氧化膜膜层的反应压强低于10托尔，反应温度为700摄氏度～800摄氏度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理中，在反应物为氢气与氧气时，氢气与氧气的比率低于35％；以及
在反应物为氢气与氧化氮时，氢气与氧化氮的比率低于35％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理中，反应压强范围为0.1托尔～20托尔。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理中，反应温度范围为900摄氏度～1100摄氏度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温氧化膜用作氧化物-氮化物-氧化物绝缘结构。
8.如权利要求1～7中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述半导体器件为闪存。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高温氧化膜用作隧穿氧化层。
10.一种半导体器件制作系统，所述半导体器件包括高温氧化膜，其特征在于，所述系统包括：
高温氧化膜制作单元，用于在基体上沉积高温氧化膜膜层；
退火处理单元，用于对高温氧化膜制作单元制作的高温氧化膜膜层进行退火处理，该退火处理的反应物为氢气和氧气，或者为氢气与氧化氮。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述退火处理中，在反应物为氢气与氧气时，氢气与氧气的比率低于35％；以及
在反应物为氢气与氧化氮时，氢气与氧化氮的比率低于35％。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述退火处理中，反应压强范围为0.1托尔～20托尔。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述退火处理中，反应温度范围为900摄氏度～1100摄氏度。
14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述高温氧化膜用作氧化物-氮化物-氧化物绝缘结构。
15.如权利要求10～14中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述半导体器件为闪存。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述高温氧化膜用作隧穿氧化层。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN2009100525371A CN101908482A (zh) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | 半导体器件制作方法及系统 |
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| CN (1) | CN101908482A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102569078A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 一种闪存单元形成方法 |
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2009
- 2009-06-04 CN CN2009100525371A patent/CN101908482A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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