CN109300782A - 半导体器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体器件的制造方法，涉及半导体集成电路制造技术，包括：提供一半导体衬底；在半导体衬底上形成栅氧化层；对栅氧化层表面采用激光快速退火工艺进行激光处理；以及，对栅氧化层进行氘气退火工艺，以采用氘气退火工艺填补界面层的“悬挂”键，从而改善衬底与栅氧化层之间的界面层的“悬挂”键。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种半导体器件的制造方法。
背景技术
在半导体集成电路制造技术中，随着工艺的发展，半导体器件的尺寸不断减小。请参阅图1，图1为半导体器件的结构示意图。如图1所示，现在的CMOS晶体管的制造技术中，通常首先在半导体衬底100(通常为Si衬底)上形成栅氧化层200(通常为SiO2)，栅氧化层200和半导体衬底100的界面处为界面层300(通常为硅单晶的边界Si-SiO2界面)。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10A的过渡层。过渡层的结构为SiOx(x介于1～2之间)因而出现许多“悬挂”键(如硅的“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，结果漏源电流中产生闪烁噪声。
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。
在半导体集成电路制造技术中，如何改善半导体衬底与栅氧化层之间的界面层的“悬挂”键是一个难题。
发明内容
本发明之目的在于提供一种半导体器件的制造方法，包括提供一半导体衬底；在半导体衬底上形成栅氧化层；对栅氧化层表面采用激光快速退火工艺进行激光处理；以及，对栅氧化层进行氘气退火工艺。
更进一步的，步骤S2为对所述半导体衬底进行热氧化处理和热处理工艺，形成所述栅氧化层，所述栅氧化层包括炉管氧化层和单片氧化层。
更进一步的，所述栅氧化层的厚度为20A～80A。
更进一步的，所述激光快速退火工艺为波长为10.6μm的LSA工艺、波长为0.5～0.8μm的FLA工艺和波长为0.8μm的DLA工艺中的其中之一。
更进一步的，所述激光快速退火工艺的温度T为1100℃＜T＜1400℃。
更进一步的，所述氘气退火工艺的反应压力为常压，处理气体为氘气(D2)和N2混合气体，氘气的流量为800sccm～1000sccm，氮气的流量为10slm～16slm。
更进一步的，所述氘气退火工艺的处理温度在450℃-600℃之间。
更进一步的，所述氘气退火工艺的处理温度为475℃。
更进一步的，所述氘气退火工艺的退火时间为30min～60min之间。
更进一步的，所述氘气退火工艺的退火时间为30min。
在本发明一实施例中，在衬底上形成栅氧化层之后，首先对栅氧化层的表面进行激光处理，不仅去除本征氧化层，防止有机物吸附而对后续氘气退火工艺造成不良影响，又能促进氘原子向界面层的扩散，进而确保后续氘退火工艺具有高和稳定的氘原子扩散量；之后，采用氘气退火工艺填补界面层的“悬挂”键，从而改善衬底与栅氧化层之间的界面层的“悬挂”键。
附图说明
图1为半导体器件的结构示意图。
图2为本发明一实施例的半导体器件的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，在于提供一种半导体器件的制造方法，以改善衬底与栅氧化层之间的界面层的“悬挂”键，包括：提供一半导体衬底；在半导体衬底上形成栅氧化层；对栅氧化层表面采用激光快速退火工艺进行激光处理；以及，对栅氧化层进行氘气退火工艺。
具体的，请参阅图2，图2为本发明一实施例的半导体器件的制造方法的流程图。如图2所示，该半导体器件的制造方法，包括：
S1：提供一半导体衬底。
如图1所示，提供一半导体衬底100。通常，半导体衬底100为硅(Si)衬底。
S2：在半导体衬底上形成栅氧化层。
在本发明一实施例中，如图1所示，对半导体衬底100进行热氧化处理和热处理工艺，形成栅氧化层200。在本发明一实施例中，栅氧化层200包括炉管氧化层和单片氧化层，但本发明并不限于包括炉管氧化层和单片氧化层，可根据产品需求改变。在本发明一实施例中，栅氧化层200的厚度为20A～80A。在本发明一实施例中，栅氧化层200为二氧化硅(SiO2)栅氧化层。
在本发明一实施例中，通过炉管工艺、ISSG(In-Situ Steam Generation)工艺或RTA工艺在半导体衬底上形成栅氧化层。
S3：对栅氧化层表面采用激光快速退火工艺进行激光处理。
在本发明一实施例中，激光快速退火工艺为波长为10.6μm的LSA(Laser SpikeAnneal,LSA)工艺、波长为0.5～0.8μm的FLA(Flash Lamp Anneal,FLA)工艺和波长为0.8μm的DLA(Diode Laser Anneal,DLA)工艺中的其中之一。
在本发明一实施例中，激光快速退火工艺的温度T为1100℃＜T＜1400℃。
S4：对栅氧化层进行氘气退火工艺。
在本发明一实施例中，氘气退火工艺的处理温度在450℃-600℃之间。较佳的，氘气退火工艺的处理温度为475℃。在本发明一实施例中，氘气退火工艺的反应压力为常压，处理气体为氘气(D2)和N2混合气体，氘气的流量为800sccm～1000sccm，氮气的流量为10slm～16slm。在本发明一实施例中，氘气退火工艺的退火时间为30min～60min之间。较佳的，氘气退火工艺的时间为30min。
在本发明一实施例中，通过炉管机台或单片退火机台对栅氧化层进行氘气退火工艺。
如此，在衬底上形成栅氧化层200之后，首先对栅氧化层200的表面进行激光处理，不仅去除本征氧化层，防止有机物吸附而对后续氘气退火工艺造成不良影响，又能促进氘原子向界面层300的扩散，进而确保后续氘退火工艺具有高和稳定的氘原子扩散量；之后，采用氘气退火工艺填补界面层300的“悬挂”键，从而改善衬底与栅氧化层之间的界面层的“悬挂”键，如对于硅衬底和二氧化硅栅氧化层，其之间的界面层为Si-SiO2界面，采用本发明方法可以改善Si-SiO2界面处的硅“悬挂”键。
目前，界面层的“悬挂”键缺陷通过测试Dit(interface defect)进行验证。现有技术中，在栅氧化层200形成之后，未经过激光快速退火工艺和氘气退火工艺，直接采用氢填补“悬挂”键，所测Dit(interface defect)结果显示为7.73E+11。采用本发明，在栅氧化层形成之后，经过激光快速退火工艺和氘气退火工艺，所测Dit结果显示为1.38E+11，降低了“悬挂”键缺陷。
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。
Claims (10)
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
S1：提供一半导体衬底；
S2：在半导体衬底上形成栅氧化层；
S3：对栅氧化层表面采用激光快速退火工艺进行激光处理；以及
S4：对栅氧化层进行氘气退火工艺。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤S2为对所述半导体衬底进行热氧化处理和热处理工艺，形成所述栅氧化层，所述栅氧化层包括炉管氧化层和单片氧化层。
3.根据权利要求1或2任一项所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述栅氧化层的厚度为20A～80A。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述激光快速退火工艺为波长为10.6μm的LSA工艺、波长为0.5～0.8μm的FLA工艺和波长为0.8μm的DLA工艺中的其中之一。
5.根据权利要求1或4任一项所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述激光快速退火工艺的温度T为1100℃＜T＜1400℃。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氘气退火工艺的反应压力为常压，处理气体为氘气(D2)和N2混合气体，氘气的流量为800sccm～1000sccm，氮气的流量为10slm～16slm。
7.根据权利要求1或6任一项所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氘气退火工艺的处理温度在450℃-600℃之间。
8.根据权利要求7所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氘气退火工艺的处理温度为475℃。
9.根据权利要求1或6任一项所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氘气退火工艺的退火时间为30min～60min之间。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氘气退火工艺的退火时间为30min。
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