本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柵氧層的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)品器件尺寸的微縮以及工藝的進(jìn)步，多晶硅氧化層生長(zhǎng)工藝越來(lái)越重要，這一工藝不僅會(huì)影響器件的性能，而且如果工藝不夠優(yōu)化會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重對(duì)良率造成重大影響的缺陷，比如柵極氧化層缺失，這將造成良率巨大缺失。

目前，多晶硅柵極氧化層的生長(zhǎng)工藝多采用一步法生長(zhǎng)，即整個(gè)工藝步驟中只進(jìn)行柵極氧化層的生長(zhǎng)而沒(méi)有后續(xù)的熱處理，此方法的缺點(diǎn)是器件的工藝窗口較小，比如負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定(Negative Bias Temperature Instability,NBTI)問(wèn)題不容易調(diào)試；另一種方法是在生長(zhǎng)完?yáng)艠O氧化層后進(jìn)行通氮?dú)獾臒崽幚恚朔椒ǖ娜秉c(diǎn)同樣明顯，即容易產(chǎn)生如圖1所示的氧化層薄膜損失或缺失，圖1中黑洞表示柵氧層缺失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種柵氧層的制備方法，通過(guò)兩步生長(zhǎng)來(lái)達(dá)到柵氧層的目標(biāo)厚度并且得到均勻的柵氧層。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種柵氧層的制備方法，包括：

步驟01：提供一硅襯底；

步驟02：在第一含O₂氣氛下，在硅襯底表面采用第一生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)初始柵氧層；

步驟03：在第二含O₂氣氛下，在初始柵氧層表面采用第二生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)新柵氧層；新柵氧層的厚度與初始柵氧層的厚度總和為所需柵氧層的目標(biāo)厚度；其中，第一生長(zhǎng)速率大于第二生長(zhǎng)速率。

優(yōu)選地，初始柵氧層的生長(zhǎng)時(shí)間小于新柵氧層的生長(zhǎng)時(shí)間。

優(yōu)選地，新柵氧層的生長(zhǎng)時(shí)間不小于10s。

優(yōu)選地，第一含O₂氣氛中的O₂分壓高于第二含O₂氣氛中的O₂分壓。

優(yōu)選地，所述初始柵氧層的生長(zhǎng)溫度高于所述新柵氧層的生長(zhǎng)溫度。

優(yōu)選地，在新柵氧層生長(zhǎng)時(shí)，采用惰性氣體作為主氣體，O₂作為輔助氣體。

優(yōu)選地，惰性氣體的流量與氧氣的流量比例不小于500:1。

優(yōu)選地，惰性氣體的流量不小于10slm，氧氣的流量不小于0.02slm。

優(yōu)選地，初始柵氧層生長(zhǎng)時(shí)，采用反應(yīng)氣體為N₂O和H₂的混合氣體，或者O₂和H₂的混合氣體。

優(yōu)選地，初始柵氧層生長(zhǎng)時(shí)，N₂O與H₂的流量比例為(180～220):1，或者O₂與H₂的流量比例為(180～220):1。

本發(fā)明的柵氧層的制備方法，首先在硅襯底表面采用第一O₂分壓來(lái)快速生長(zhǎng)初始柵氧層，然后，在初始柵氧層表面采用第二O₂分壓且降低生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)新柵氧層，初始柵氧層的厚度與新柵氧層的厚度總和為目標(biāo)厚度，快速生長(zhǎng)初始柵氧層，得到一定厚度的初始柵氧層，降低生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)新柵氧層，可以在初始柵氧層表面得到均勻的且不易分解的新柵氧層，這是因?yàn)椋档蜄叛鯇拥纳L(zhǎng)速率，即是降低O與Si的反應(yīng)速率，從而可以確保O與Si的反應(yīng)充分來(lái)生成SiO₂，同時(shí)避免SiO₂+Si→2SiO反應(yīng)造成初始柵氧層以及新柵氧層的缺失，進(jìn)一步得到均勻的柵氧層。

附圖說(shuō)明

圖1為柵氧層缺失的掃描電鏡圖片

圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的柵氧層的制備方法的流程示意圖

圖3-5為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的柵氧層的制備方法的各制備步驟示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖2-5和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例的柵氧層的制備方法，包括：

步驟01：請(qǐng)參閱圖3，提供一硅襯底00；

具體的，硅襯底00可以為單晶硅襯底，多晶硅襯底，或非晶硅襯底。硅襯底00中還可以具有柵氧層制備前的其它功能結(jié)構(gòu)，如淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)、深阱區(qū)等。

步驟02：請(qǐng)參閱圖4，在第一含O₂氣氛下，在硅襯底00表面采用第一生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)初始柵氧層10；

步驟03：請(qǐng)參閱圖5，在第二含O₂氣氛下，在初始柵氧層10表面采用第二生長(zhǎng)速率來(lái)生長(zhǎng)新柵氧層20；新柵氧層20的厚度與初始柵氧層10的厚度總和為所需柵氧層的目標(biāo)厚度；其中，第一生長(zhǎng)速率大于第二生長(zhǎng)速率。

本實(shí)施例中，由于第一生長(zhǎng)速率大于第二生長(zhǎng)速率，根據(jù)實(shí)際工藝可以但不限于設(shè)置初始柵氧層10的生長(zhǎng)時(shí)間小于新柵氧層20的生長(zhǎng)時(shí)間。較佳的，新柵氧層20的生長(zhǎng)時(shí)間不小于10s。這里，第一含O₂氣氛中的O₂分壓可以高于第二含O₂氣氛中的O₂分壓，高的第一O₂分壓高速率可以促使初始柵氧層10的快速生長(zhǎng)達(dá)到接近目標(biāo)厚度并且得到致密的初始柵氧層10，低的第二O₂分壓和低生長(zhǎng)速率可以使新柵氧層20緩慢生長(zhǎng)至目標(biāo)厚度，可以避免O的過(guò)多浪費(fèi)，還可以使O與Si的反應(yīng)充分來(lái)生成SiO₂，同時(shí)避免SiO₂+Si→2SiO反應(yīng)造成初始柵氧層10以及新柵氧層20的缺失，進(jìn)一步得到均勻的新柵氧層20；同時(shí)，還可以設(shè)置初始柵氧層10的生長(zhǎng)溫度高于新柵氧層20的生長(zhǎng)溫度，從而進(jìn)一步提高初始柵氧層10的第一生長(zhǎng)速率，使O與Si的反應(yīng)更加充分，得到致密的初始柵氧層10，并且，新柵氧層20的生長(zhǎng)溫度較低，有利于新柵氧層20的緩慢生長(zhǎng)以及O與Si的充分反應(yīng)，來(lái)形成均勻的新柵氧層20。這里，初始柵氧層10的生長(zhǎng)時(shí)緩慢升溫至所設(shè)定的生長(zhǎng)溫度，新柵氧層20生長(zhǎng)后緩慢冷卻或隨爐冷卻。

本實(shí)施例中，在新柵氧層20生長(zhǎng)時(shí)，采用惰性氣體作為主氣體，O₂作為輔助氣體。較佳的，惰性氣體的流量與氧氣的流量比例不小于500:1，惰性氣體的流量不小于10slm，氧氣的流量不小于0.02slm。本實(shí)施例中，初始柵氧層10生長(zhǎng)時(shí)，采用反應(yīng)氣體為N₂O和H₂的混合氣體，或者O₂和H₂的混合氣體。較佳的，初始柵氧層10生長(zhǎng)時(shí)，N₂O與H₂的流量比例為(180～220):1，或者O₂與H₂的流量比例為(180～220):1；初始柵氧層10生長(zhǎng)時(shí)，較佳的，采用的溫度為850～1200℃，壓力為12～18Torr。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在第一O₂分壓高于第二O₂分壓的條件下，新柵氧層20生長(zhǎng)時(shí)的溫度也可以等于初始柵氧層10的生長(zhǎng)溫度，也可以高于初始柵氧層10的生長(zhǎng)溫度，只要確保新柵氧層10生長(zhǎng)時(shí)反應(yīng)充分即可。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。