一種高質(zhì)量柵極氧化層形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及加工制造領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域中柵 極氧化層形成技術(shù)以及SiCoN干刻工藝；更具體地說，涉及一種高質(zhì)量柵極氧化層形成方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柵氧化層形成是集成電路制造中非常關(guān)鍵的技術(shù)，直接影響器件的電性能及可靠 性。目前主要通過熱氧化的方式形成這層?xùn)艠O氧化硅。至32nm以下，開始使用HK材料作 為柵氧化層，例如氧化鉿。柵氧化層生長之前，會對晶圓表面進行清洗，以去除表面的原生 氧化硅層或前面制程殘余的氧化硅層（襯墊氧化層或者原生氧化硅層）。這層原生氧化硅 的質(zhì)量很差，對器件的電性和可靠性都有不良影響。
[0003] 目前主要通過濕法的方式去除這層氧化硅層，即稀釋氫氟酸（DHF)去除表面的氧 化硅。也可以使用SiCoNi制程。SiCoNi蝕刻技術(shù)通常用于金屬沉積前的預(yù)清洗，其作用是 去除表面的氧化硅，降低接觸電阻。最大的特點是Si02/Si的刻蝕選擇比很高（大于20: 1)而且，不會對襯底造成等離子損傷。
[0004] 請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中SiCoNi反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖。晶圓（Wafer)的基 板（Pedestal) -般溫度保持在30°C左右，Wafer上方的噴頭（Showerhead)具有加熱功能， 溫度保持在180°C左右。
[0005] 請參閱圖2,圖2所示為SiCoNi蝕刻過程的反應(yīng)過程示意圖。如圖2所示的6個 圖形，分別表示SiCoNi蝕刻過程的6個反應(yīng)步驟：
[0006] 步驟SOl :在反應(yīng)腔體中形成刻蝕劑的氛圍；該氛圍的反應(yīng)過程如下：
[0007]
[0008] 步驟S02:在基架4上的晶圓在低溫下刻蝕（所形成的刻蝕副產(chǎn)物為固態(tài)，會覆蓋 在表面阻擋進一步蝕刻）；所述的低溫通常為40°C，該氛圍的反應(yīng)過程如下：
[0009] NH4F+Si02^ (NH4)2SiF6(solid)+H2O or
[0010] NH4F. HF+Si02- (NH4)2SiF6(Solid)+H2O
[0011] 步驟S03 :將晶圓上升靠近高溫噴頭2 (Showerhead);
[0012] 步驟S04:泵3將在高溫下分解揮發(fā)的副產(chǎn)物抽走；
[0013] 步驟S05 :進行退火處理1，被氣化的副產(chǎn)物被抽走；其中，退火溫度大于100°C ;
[0014]
[0015] 步驟S06 :晶圓降回到初始低溫位置。
[0016] 然而，不管是采用濕法還是采用SiCoNi工藝去除柵氧生長前的氧化硅，都面臨一 個很難解決的問題，就是去除這層氧化硅之后，到生長柵極氧化層之間這段時間里，原生氧 化層還是會生長。目前只能通過嚴管排隊時間（Q-time)去控制原生氧化硅層的厚度，以降 低其影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的在于一種高質(zhì)量柵極氧化層形成方法，能夠防止柵氧生長前原生氧 化層的形成，從而避免原生氧化層對器件的不良影響。
[0018] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0019] 一種高質(zhì)量柵極氧化層形成方法，包括如下步驟：
[0020] 步驟Sl :提供已形成淺溝槽隔離的晶圓，其中，所述晶圓的硅表面存在襯墊氧化 層（pad OX)殘余或者原生氧化娃層；
[0021] 步驟S2 :采用濕法或采用SiCoN干刻工藝在反應(yīng)腔中對所述晶圓表面的pad ox殘 余或者原生氧化硅層進行刻蝕，刻蝕過程完成后在所述的晶圓表面形成有六氟硅酸氨副產(chǎn) 品層；
[0022] 步驟S3 :將表面形成有所述六氟硅酸氨副產(chǎn)品層的所述晶圓在常溫下置于熱氧 化爐的反應(yīng)腔中，所述晶圓進入反應(yīng)腔之后，逐步升高溫度，當溫度高于l〇〇°C時，在預(yù)定的 溫度時間段，保留預(yù)定的時間，以使所述六氟硅酸氨（MM) 2SiF6層轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)分解揮發(fā)；
[0023] 步驟S4 :隨后繼續(xù)升高氧化爐最高工藝溫度至生長柵極氧化硅層所需的溫度和 工藝條件，開始生長柵極氧化硅層。
[0024] 優(yōu)選地，在所述步驟S3中，所述的預(yù)定的溫度時間段范圍為KKTC~200°C。
[0025] 優(yōu)選地，所述的預(yù)定的溫度時間段范圍為180°C
[0026] 優(yōu)選地，在所述步驟S3中，所述的保留預(yù)定的時間10~40秒。
[0027] 優(yōu)選地，所述的保留預(yù)定的時間20秒。
[0028] 優(yōu)選地，在所述步驟S3中，所述工藝條件的反應(yīng)腔體的氣氛為隊和02。
[0029] 優(yōu)選地，所述步驟S2中具體包括如下步驟：
[0030] 步驟S21 :在反應(yīng)腔體中形成刻蝕劑的氛圍；該氛圍的反應(yīng)過程如下：
[0031]
[0032] 步驟S22 :低溫下刻蝕（所形成的刻蝕副產(chǎn)物為固態(tài)，會覆蓋在表面阻擋進一步蝕 刻）；所述的低溫通常為40°C，該氛圍的反應(yīng)過程如下：
[0033]
[0034] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提出一種高質(zhì)量柵極氧化層的形成方法，其通 過提供已經(jīng)完成淺溝槽隔離工藝的晶圓，將晶圓置于SiCoNi反應(yīng)腔以去除硅表面的原生 氧化硅層，SiCoNi刻蝕反應(yīng)過程中會在晶圓表面形成（MM)2SiF6，本發(fā)明關(guān)鍵的技術(shù)在于， (MM) 2SiF6層將不會在SiCoNi反應(yīng)腔中去除，而是將其保留以作為晶圓表面的保護層，避 免硅暴露再次形成原生氧化層。隨后，將晶圓置于氧化爐中形成氧化硅；晶圓進入氧化爐 之后，（MM) 2SiF6保護層在氧化爐升溫過程中下分解揮發(fā)。因此，通過本發(fā)明提出的技術(shù)方 法，能夠避免柵極氧化硅形成之前晶圓表面原生氧化硅的形成，提高柵極氧化層的質(zhì)量，有 利于廣品性能的提尚。
【附圖說明】
[0035] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中SiCoNi反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖
[0036] 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)SiCoNi蝕刻過程的反應(yīng)過程示意圖
[0037] 圖3為本發(fā)明高質(zhì)量柵極氧化層形成方法的流程示意圖
[0038] 圖4為本發(fā)明高質(zhì)量柵極氧化層形成方法的反應(yīng)過程示意圖
[0039] 圖5為氧化爐升溫過程示意
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0041] 需要說明的是，本發(fā)明提出的技術(shù)解決方案是，與現(xiàn)有技術(shù)相同的是，使用SiCoNi 的方式去除硅表面的原生氧化硅層或前面工藝所殘余的氧化硅層，與現(xiàn)有技術(shù)不相同的 是，其只需要SiCoNi工藝中的刻蝕步驟，而不需要用高溫將硅表面的（MM) 2SiFJl揮 發(fā)，而是保留這層（MM)2SiF6，使其作為硅表面的保護層，防止原生氧化硅的形成。具有 (NH4) 2SiF6保護膜的晶圓到高溫氧