CN106158583B - 一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法，包括：对清洗后的硅晶片进行第一退火处理；对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，形成氧化硅层结构；对氧化硅层结构进行热氧化处理，形成牺牲氧化层结构，得到具有牺牲氧化层的硅晶片。该方法通过对硅晶片进行第一退火处理，减少了硅晶片的表面的缺陷和杂质密度，降低了需要的牺牲氧化层厚度；通过对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理形成一层氧化硅层，该层能够提高牺牲氧化层的厚度均匀性，缩短牺牲氧化工艺时间。最终通过热氧化处理形成的氧化层表面平整度较好，提高了器件的可靠性和成品率，同时降低了器件的制造成本。

Description

一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法
技术领域
本发明属于半导体芯片制造工艺技术领域，具体涉及一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法。
背景技术
在硅器件的制造过程中需要使用离子注入和高温驱入工艺。离子注入和高温过程都会对硅表面造成损伤，影响表面形貌，形成一层损伤层。表面损伤层会直接影响到器件的电学性能和可靠性。为了改善离子注入和高温驱入后硅的表面形貌，减少表面缺陷，提高器件性能，需要对硅进行表面处理。
目前常用的表面处理方法有两种：第一种是利用干法刻蚀去除硅表面的损伤层，该方法的优点是工艺时间短，但在干法刻蚀的过程中会对硅表面造成新的损伤，无法完全去除损伤层；另一种是先通过热氧化在硅表面形成一层牺牲氧化层，再采用湿法腐蚀的方式去除牺牲氧化层，该方法能够完全去除硅表面的损伤层，但对牺牲氧化层的厚度均匀性要求很高，如果厚度不均匀在去除牺牲氧化层后，硅表面会出现凹凸不平，导致器件漏电流增大。牺牲氧化层的厚度均匀性与生长牺牲氧化层前的硅表面缺陷和杂质密度有关。
目前常用的氧化条件，为了完全去除表面损伤层，需要生长较厚的牺牲氧化层，导致工艺时间较长，增加了器件的制造成本，通常依靠湿法清洗来减少杂质密度，无法减少表面缺陷密度，形成的牺牲氧化层均匀性不好，厚度波动也较大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法，该方法缩短了形成牺牲氧化层的工艺时间，降低了器件的制造成本。
第一方面，本发明提供一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法，包括：
对清洗后的硅晶片进行第一退火处理；
对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，形成氧化硅层结构；
对氧化硅层结构进行热氧化处理，形成牺牲氧化层结构，得到具有牺牲氧化层的硅晶片。
可选的，对清洗后的硅晶片进行第一退火处理之前，所述方法还包括：
采用酸性溶液和氢氟溶液清洗所述硅晶片。
可选的，所述酸性溶液包括:盐酸、硝酸、氢氟酸及其混合溶液。
可选的，对清洗后的硅晶片进行第一退火处理，具体为：
通过预设第一退火温度对所述硅晶片进行第一退火处理；
和/或，
对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，具体为：
将所述预设第一退火温度降温至预设第二退火温度，对所述硅晶片进行第二退火处理；
和/或，
对氧化硅层结构进行热氧化处理，具体为：
将所述预设第二退火温度升温至预设热氧化温度，对所述硅晶片进行热氧化处理；
将所述预设热氧化温度降温至预设温度，得到具有牺牲氧化层的硅晶片。
可选的，所述预设第一退火温度高于所述预设第二退火温度，所述预设热氧化处理温度高于所述预设第一退火温度。
可选的，所述预设第一退火温度的范围为：700-800℃；
所述预设第二退火温度的范围为：300-500℃；
所述预设热氧化处理温度的范围为：800-1200℃。
可选的，所述对清洗后的硅晶片进行第一退火处理，具体包括：
采用保护气体对清洗后的硅晶片进行第一退火处理；
所述保护气体为：惰性气体、氨气和氢气的混合气体；
所述惰性气体包括：氩气和氮气。
可选的，所述保护气体中，惰性气体和氢气的气体流量比范围是10:1-2:1；氨气气体和氢气的气体流量比范围是1:1-2:1；惰性气体、氨气气体和氢气的流量范围是0.1升/分钟-20升/分钟。
可选的，所述对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，具体包括：
采用氧气以及紫外灯照射对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理；
所述紫外灯照射所述硅晶片时的紫外线波长范围为185nm和254nm。
可选的，所述热氧化处理的方式包括干氧氧化和湿氧氧化。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法，该方法通过对硅晶片进行第一退火处理，减少了硅晶片的表面的的缺陷和杂质密度，降低了需要的牺牲氧化层厚度；通过对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理形成一层氧化硅层，该层能够提高牺牲氧化层的厚度均匀性，缩短牺牲氧化工艺时间。最终通过热氧化处理形成的氧化层表面平整度较好，提高了器件的可靠性和成品率，同时降低了器件的制造成本。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了本发明实施例提供的一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
101、对清洗后的硅晶片进行第一退火处理；
102、对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，形成氧化硅层结构；
103、对氧化硅层结构进行热氧化处理，形成牺牲氧化层结构，得到具有牺牲氧化层的硅晶片。
上述方法通过对硅晶片进行第一退火处理，减少了硅晶片的表面的缺陷和杂质密度，降低了需要的牺牲氧化层厚度；通过对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理形成一层氧化硅层，该层能够提高牺牲氧化层的厚度均匀性，缩短牺牲氧化工艺时间。最终通过热氧化处理形成的氧化层表面平整度较好，提高了器件的可靠性和成品率，同时降低了器件的制造成本。
在上述步骤101之前，该方法还包括图1中未示出的步骤100：
100、采用酸性溶液和氢氟溶液清洗所述硅晶片。
具体的该酸性溶液包括:、盐酸、硝酸、氢氟酸(HF酸)及其混合溶液。
在具体应用中，上述步骤100中将清洗后的硅晶片放入氧化炉，充入保护气体，通过调节所述氧化炉内的温度，依次对所述硅晶片进行第一退火处理、第二退火处理和热氧化处理，具体包括以下子步骤：
1011、将清洗后的硅晶片放入氧化炉，充入保护气体，将氧化炉的温度升至预设第一退火温度，并保持所述预设第一退火温度进行第一退火处理。
在具体应用中，所述保护气体可以为：惰性气体、氨气和氢气的混合气体。
其中，惰性气体包括：氩气和氮气。
所述保护气体中，惰性气体和氢气的气体流量比范围是10:1-2:1；氨气气体和氢气的气体流量比范围是1:1-2:1；惰性气体、氨气气体和氢气的流量范围是0.1升/分钟-20升/分钟。
优选的，所述预设第一退火处理温度的范围为700-800℃。
上述步骤1011通过在氧化工艺前增加第一次退火过程，减少了硅表面的缺陷和杂质密度，降低了需要的牺牲氧化层厚度。
1012、在所述第一退火处理完成后，将所述氧化炉的温度降至预设第二退火温度，使用紫外灯照射所述硅晶片，充入氧气，保持所述预设第二退火温度进行第二退火处理。
优选的，所述预设第二退火处理温度的范围为300-500℃。
所述紫外灯照射所述硅晶片时的紫外线波长范围为185nm和254nm。
上述步骤1012在第二退火过程中使用紫外线照射氧气，可以生成强氧化剂(原子氧和臭氧)，强氧化剂能够分解有机化合物，起到清洁硅表面的作用，同时能够在相对于温度低于预设第一退火温度的低温下即预设第二退火温度形成一层氧化硅层，该层能够提高牺牲氧化层的厚度均匀性，缩短牺牲氧化工艺时间。
1013、在所述第二退火处理完成后，停止所述紫外灯照射所述硅晶片，向所述氧化炉内充入氧气，将所述氧化炉温度升温至预设热氧化温度，保持所述预设热氧化温度进行热氧化处理。
具体的，所述热氧化处理方式包括干氧氧化和湿氧氧化。
优选的，所述预设热氧化温度的范围为800-1200℃。
通过上述步骤1013最终形成的氧化层表面平整度较好，能够提高器件的可靠性和成品率。
有上述步骤1011至1013可知，所述氧化炉内热预设热氧化温度高于第一退火处理温度，所述第一退火处理温度高于所述第二退火处理温度。
上述方法通过对退火温度以及热氧化处理温度的把控，以及整个流程工艺，缩短了形成牺牲氧化层的工艺时间，降低了器件的制造成本。
上述工艺过程中各项参数均为优选的参数，本实施例不对其进行具体限定。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种硅晶片形成牺牲氧化层的方法，其特征在于，包括：
对清洗后的硅晶片进行第一退火处理，具体包括通过预设第一退火温度对所述硅晶片进行第一退火处理；
对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，具体为：将所述预设第一退火温度降温至预设第二退火温度，对所述硅晶片进行第二退火处理，形成氧化硅层结构；
对所述氧化硅层结构进行热氧化处理，具体为：将所述预设第二退火温度升温至预设热氧化温度，对所述硅晶片进行热氧化处理；将所述预设热氧化温度降温至预设温度，得到具有牺牲氧化层的硅晶片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对清洗后的硅晶片进行第一退火处理之前，所述方法还包括：
采用酸性溶液和氢氟溶液清洗所述硅晶片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液包括:盐酸、硝酸、氢氟酸及其混合溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设第一退火温度高于所述预设第二退火温度，所述预设热氧化温度高于所述预设第一退火温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设第一退火温度的范围为：700-800℃；
所述预设第二退火温度的范围为：300-500℃；
所述预设热氧化温度的范围为：800-1200℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对清洗后的硅晶片进行第一退火处理，具体包括：
采用保护气体对清洗后的硅晶片进行第一退火处理；
所述保护气体为：惰性气体、氨气和氢气的混合气体；
所述惰性气体包括：氩气和氮气。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述保护气体中，惰性气体和氢气的气体流量比范围是10:1-2:1；氨气气体和氢气的气体流量比范围是1:1-2:1；惰性气体、氨气气体和氢气的流量范围是0.1升/分钟-20升/分钟。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理，具体包括：
采用氧气以及紫外灯照射对第一退火处理后的硅晶片进行第二退火处理；
所述紫外灯照射所述硅晶片时的紫外线波长范围为185nm和254nm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热氧化处理的方式包括干氧氧化和湿氧氧化。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117096012B (zh) * 2023-08-22 2024-03-26 中环领先半导体科技股份有限公司 一种氧化膜、硅片及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102623304A (zh) * 2011-01-30 2012-08-01 陈柏颖 适用于纳米工艺的晶圆及其制造方法
CN102915912A (zh) * 2012-09-24 2013-02-06 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法
CN103498196A (zh) * 2008-09-29 2014-01-08 美格纳半导体有限会社 硅晶片的制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6939756B1 (en) * 2000-03-24 2005-09-06 Vanderbilt University Inclusion of nitrogen at the silicon dioxide-silicon carbide interace for passivation of interface defects

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103498196A (zh) * 2008-09-29 2014-01-08 美格纳半导体有限会社 硅晶片的制造方法
CN102623304A (zh) * 2011-01-30 2012-08-01 陈柏颖 适用于纳米工艺的晶圆及其制造方法
CN102915912A (zh) * 2012-09-24 2013-02-06 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法

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