專利名稱：提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種提高晶圓的高溫氧化物層均勻性 的方法。
背景技術(shù)：
目前，以氧化層-氮化層-氧化層(0N0)三層結(jié)構(gòu)作為介電質(zhì)構(gòu)成電容器，用于 儲(chǔ)存電荷。將0N0結(jié)構(gòu)稱為電荷存儲(chǔ)層。電荷存儲(chǔ)層在非易失性存儲(chǔ)器(non-volatile memory)中是比較核心的結(jié)構(gòu)，非易失只讀存儲(chǔ)裝置，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程只讀 存儲(chǔ)器(PR0M)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M)以及其它更高級(jí)的非易失只讀存儲(chǔ)裝置 已普遍應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域。下面將詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中0N0結(jié)構(gòu)的制作方法首先，在晶圓襯底上，所述晶圓襯底包括電荷存儲(chǔ)區(qū)和外圍電路區(qū)，氧氣與材料為 硅的襯底在高溫下反應(yīng)生成二氧化硅(Si02)表面層，Si02的厚度由溫度和時(shí)間精確控制。接下來(lái)，采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法，在所述Si02表面層上形成氮化硅層，氮 化硅層是掩膜層，厚度一般比較薄，比如100埃左右厚。在該過(guò)程中，也可以采用等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法。最后，用濕氧(wet oxide)強(qiáng)制氧化氮化硅層形成氮氧化硅，在氮氧化硅上淀積一 層高溫氧化物層(High Temperature Oxide, HT0)，共同構(gòu)成頂層氧化層(Top Oxide)。其 中，HT0層的厚度在100埃至150埃之間，優(yōu)選為120埃左右。同樣地，在采用硅對(duì)準(zhǔn)硅化物方法形成柵極側(cè)壁阻擋層時(shí)，有時(shí)也需要生成高溫 氧化物層，形成高溫氧化物層的方法和上述方法相同。在按照上述方法形成高溫氧化物層時(shí)，通常使用硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N20) 反應(yīng)，采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)的方法得到。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，多個(gè)要沉積高溫氧化物 層的晶圓被放置在晶舟中，比如50片晶圓放置在晶舟中，晶圓的邊緣區(qū)域和晶舟內(nèi)表面相 接觸。在晶舟內(nèi)通入SiH4*N20進(jìn)行反應(yīng)，由于反應(yīng)速度快，而充分暴露在氣體中的晶舟內(nèi) 表面粗糙，導(dǎo)致所放置的晶圓邊緣區(qū)域接觸氣體的表面積相對(duì)變小，使沉積高溫氧化物層 的速度變慢，從而在比較短的時(shí)間內(nèi)使晶圓邊緣區(qū)域形成的高溫氧化物層變薄，而晶圓中 心區(qū)域沉積的高溫氧化物層比較厚，導(dǎo)致晶圓沉積得到的高溫氧化物層均勻性降低。在按照現(xiàn)有技術(shù)在晶圓上形成高溫氧化物層后，采用晶圓驗(yàn)收(WAT，Wafer Accept Test)方法測(cè)試電性厚度得知，其均勻性在晶舟最高點(diǎn)為4. 70 %，最低點(diǎn)為 4. 90%，中間點(diǎn)為4. 50%，均勻性不好，導(dǎo)致最終得到的半導(dǎo)體器件性能降低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法，該方法解決 晶圓所沉積的高溫氧化物層均勻性不高的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法，包括在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在該晶舟內(nèi)表面 形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層；將多片晶圓放入該晶舟，淀積高溫氧化物層。所述形成高溫氧化物層的氣體為硅烷SiH4和一氧化二氮?dú)怏wN20。在該方法之前，還包括對(duì)該晶舟進(jìn)行清洗。所述對(duì)該晶舟進(jìn)行清洗采用濃氫氟酸。所述氫氟酸的的濃度為大于等于40%，持續(xù)時(shí)間大于等于20分鐘。所述濃氫氟酸的的濃度等于49%，持續(xù)時(shí)間大于等于30分鐘。所述在該晶舟內(nèi)表面上形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層的過(guò)程為采用一次試驗(yàn)，在該試驗(yàn)中，在晶舟中放入一片晶圓沉積高溫氧化物層，測(cè)量在晶 圓上沉積的厚度大于等于20000埃時(shí)記錄通入形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間；所述在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體時(shí)，使用所記錄的 通入形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間在晶舟內(nèi)表面形成厚度大于等于20000埃 的高溫氧化物層。由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明提供的方法使放置在晶舟的晶圓沉積高溫氧化物層 前，先在未放置晶圓的晶舟中通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在晶舟上形成厚度大于 等于20000埃的高溫氧化物層。這樣，在晶舟的晶圓沉積高溫氧化物層時(shí)，就會(huì)使暴露在 形成高溫氧化層的氣體中的晶舟內(nèi)表面變得光滑，導(dǎo)致后續(xù)所放置的晶圓邊緣區(qū)域接觸氣 體的表面積相對(duì)變大，從而在沉積時(shí)形成和晶圓中心區(qū)域厚度均勻性相一致的高溫氧化物 層。進(jìn)一步地，在未放置晶圓的晶舟中通入形成高溫氧化物層的氣體之前，還可以將未放置 晶圓的晶舟放入濃氫氟酸(DHF)中清洗，清洗晶舟內(nèi)表面使其光滑，從而使晶圓邊緣區(qū)域 接觸所通入氣體的表面積和晶圓中心區(qū)域所通入氣體的表面積一致。因此，該方法就提高 了晶圓所沉積的高溫氧化物層的均勻性。


圖1為本發(fā)明提供的提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，導(dǎo)致在晶圓上形成的高溫氧化物層均勻性不高的原因是 一方面放置晶圓的晶舟通入的形成高溫氧化物層的氣體反應(yīng)比較快；另一方面是晶舟內(nèi)表 面粗糙，而導(dǎo)致晶圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積相對(duì)變小，在比較短的時(shí)間內(nèi)所通 入氣體反應(yīng)得到的高溫氧化物不能均勻地沉積在晶圓邊緣區(qū)域和晶圓中心區(qū)域。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供的方法使放置在晶舟的晶圓沉積高溫氧化物層 前，先在未放置晶圓的晶舟中通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在晶舟上形成高溫氧化 物層，該高溫氧化物層的厚度大于等于20000埃，使得晶舟內(nèi)表面變得平滑。這樣，就可以
4避免現(xiàn)有技術(shù)中，晶圓邊緣區(qū)域由于晶舟內(nèi)表面粗糙使得接觸所通入氣體的表面積相對(duì)變 小，且形成高溫氧化物層的氣體反應(yīng)比較快，而在較短時(shí)間內(nèi)比晶圓中心區(qū)域所形成的高 溫氧化物層慢的問(wèn)題，保證晶圓邊緣區(qū)域和所通入的氣體充分反應(yīng)，在晶圓上沉積得到均 勻性較高的高溫氧化物層。更進(jìn)一步地，本發(fā)明在未放置晶圓的晶舟中通入形成高溫氧化物層的氣體之前， 還可以通過(guò)清洗步驟來(lái)提高晶圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積，比如通入DHF，濃度為 大于等于40%，最好為49%或45%，通入的時(shí)間大于等于20分鐘，最好為30分鐘或35分 鐘。這樣，清洗晶舟內(nèi)表面使其光滑，提高晶圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積面積，保 證所通入氣體生成的高溫氧化物層沉積在晶圓邊緣區(qū)域和晶圓中心區(qū)域的能力相同，在晶 圓上得到均勻性較高的高溫氧化物層。圖1為本發(fā)明提供的提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法流程圖，其具體步驟 為步驟101、對(duì)未放置晶圓的晶舟進(jìn)行清洗。在該步驟中，清洗采用DHF，使用的濃度為大于等于40 %，最好為49 %，時(shí)間為大 于等于20分鐘，最好為30分鐘。步驟102、在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在未放 置晶圓的晶舟內(nèi)表面上形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層。在該步驟中，形成高溫氧化物層的氣體為SiH4和N20，采用的方法為L(zhǎng)PCVD。在該步驟中，形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層的方法為采用一次試 驗(yàn)，在該試驗(yàn)中，在晶舟中放入一片晶圓，然后按照現(xiàn)有技術(shù)沉積高溫氧化物層，測(cè)量厚度 大于等于20000埃時(shí)記錄通入形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間，然后再次對(duì)多片 晶圓在晶舟沉積時(shí)，就可以使用所記錄的通入形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間在 晶舟內(nèi)表面形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層。在該步驟中，所形成的高溫氧化物層就是氧化硅層。步驟103、將多片晶圓放入該晶舟，淀積高溫氧化物層。在本發(fā)明中，放置晶圓的晶舟可以同時(shí)放置多片晶圓，比如50片，同時(shí)為多片晶 圓沉積高溫氧化物層。本發(fā)明在晶圓上沉積高溫氧化物層的方法可以應(yīng)用在制作0N0結(jié)構(gòu)或采用自對(duì) 準(zhǔn)硅化物方法形成柵極側(cè)壁阻擋層。按照本發(fā)明的在晶舟內(nèi)表面形成比較厚的高溫氧化物層的方法、通過(guò)清洗步驟來(lái) 提高晶圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積的方法、及圖1所述的方法在晶圓上沉積高溫 氧化物層后，采用WAT進(jìn)行電性厚度測(cè)量得知，其形成的高溫氧化物層的均勻性和現(xiàn)有技 術(shù)相比，都有提高。其中，對(duì)于在晶舟內(nèi)表面形成比較厚的高溫氧化物層的方法，其均勻性 在晶舟最高點(diǎn)為3. 10%，最低點(diǎn)為3. 30%，中間點(diǎn)為3. 00% ；對(duì)于通過(guò)清洗步驟來(lái)提高晶 圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積的方法，其均勻性在晶舟最高點(diǎn)為3. 20%，最低點(diǎn)為 3. 10%，中間點(diǎn)為3. 50%;對(duì)于圖1所述的方法，其均勻性在晶舟最高點(diǎn)為2. . 50%，最低點(diǎn) 為2. 80%，中間點(diǎn)為2. 90%。可以看出，采用圖1所述的方法得到的高溫氧化物層均勻性 最好，采用在晶舟內(nèi)表面形成比較厚的高溫氧化物層的方法得到的高溫氧化物層均勻性次 之，通過(guò)清洗步驟來(lái)提高晶圓邊緣區(qū)域接觸所通入氣體的表面積的方法再次之。
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因此，本發(fā)明提供的方法提高了晶圓沉積得到的高溫氧化物層均勻性，從而提高 了最終得到的半導(dǎo)體器件性能。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所 應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法，包括在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在該晶舟內(nèi)表面形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層；將多片晶圓放入該晶舟，淀積高溫氧化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成高溫氧化物層的氣體為硅烷SiH4 和一氧化二氮?dú)怏wN2O。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在該方法之前，還包括對(duì)該晶舟進(jìn)行清洗。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述對(duì)該晶舟進(jìn)行清洗采用濃氫氟酸。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述濃氫氟酸的的濃度為大于等于40%，持 續(xù)時(shí)間大于等于20分鐘。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述氫氟酸的的濃度等于49%，持續(xù)時(shí)間大 于等于30分鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在該晶舟內(nèi)表面形成厚度大于等于 20000埃的高溫氧化物層的過(guò)程為采用一次試驗(yàn)，在該試驗(yàn)中，在晶舟中放入一片晶圓沉積高溫氧化物層，測(cè)量在晶圓上 沉積的厚度大于等于20000埃時(shí)記錄通入形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間；所述在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體時(shí)，使用所記錄的通入 形成高溫氧化物層的氣體劑量及反應(yīng)時(shí)間在晶舟內(nèi)表面形成厚度大于等于20000埃的高 溫氧化物層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高晶圓的高溫氧化物層均勻性的方法，包括在未放置晶圓的晶舟中持續(xù)通入形成高溫氧化物層的氣體，直到在該晶舟內(nèi)表面上形成厚度大于等于20000埃的高溫氧化物層；將多片晶圓放入該晶舟，淀積高溫氧化物層。因此，該方法就提高了晶圓所沉積的高溫氧化物層的均勻性。
文檔編號(hào)C23C16/52GK101928934SQ20091005337
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者張衛(wèi)民, 朱晨靚, 王燕軍 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司