专利名称：提高晶圆的高温氧化物层均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种提高晶圆的高温氧化物层均勻性 的方法。
背景技术：
目前，以氧化层-氮化层-氧化层(0N0)三层结构作为介电质构成电容器，用于 储存电荷。将0N0结构称为电荷存储层。电荷存储层在非易失性存储器(non-volatile memory)中是比较核心的结构，非易失只读存储装置，例如只读存储器(ROM)、可编程只读 存储器(PR0M)、可擦除可编程只读存储器(EPR0M)以及其它更高级的非易失只读存储装置 已普遍应用于手机、笔记本电脑、掌上电脑、数码相机等领域。下面将详细说明现有技术中0N0结构的制作方法首先，在晶圆衬底上，所述晶圆衬底包括电荷存储区和外围电路区，氧气与材料为 硅的衬底在高温下反应生成二氧化硅(Si02)表面层，Si02的厚度由温度和时间精确控制。接下来，采用化学气相沉积(CVD)的方法，在所述Si02表面层上形成氮化硅层，氮 化硅层是掩膜层，厚度一般比较薄，比如100埃左右厚。在该过程中，也可以采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)的方法。最后，用湿氧(wet oxide)强制氧化氮化硅层形成氮氧化硅，在氮氧化硅上淀积一 层高温氧化物层(High Temperature Oxide, HT0)，共同构成顶层氧化层(Top Oxide)。其 中，HT0层的厚度在100埃至150埃之间，优选为120埃左右。同样地，在采用硅对准硅化物方法形成栅极侧壁阻挡层时，有时也需要生成高温 氧化物层，形成高温氧化物层的方法和上述方法相同。在按照上述方法形成高温氧化物层时，通常使用硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N20) 反应，采用低压化学气相沉积(LPCVD)的方法得到。在具体实现时，多个要沉积高温氧化物 层的晶圆被放置在晶舟中，比如50片晶圆放置在晶舟中，晶圆的边缘区域和晶舟内表面相 接触。在晶舟内通入SiH4*N20进行反应，由于反应速度快，而充分暴露在气体中的晶舟内 表面粗糙，导致所放置的晶圆边缘区域接触气体的表面积相对变小，使沉积高温氧化物层 的速度变慢，从而在比较短的时间内使晶圆边缘区域形成的高温氧化物层变薄，而晶圆中 心区域沉积的高温氧化物层比较厚，导致晶圆沉积得到的高温氧化物层均勻性降低。在按照现有技术在晶圆上形成高温氧化物层后，采用晶圆验收(WAT，Wafer Accept Test)方法测试电性厚度得知，其均勻性在晶舟最高点为4. 70 %，最低点为 4. 90%，中间点为4. 50%，均勻性不好，导致最终得到的半导体器件性能降低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高晶圆的高温氧化物层均勻性的方法，该方法解决 晶圆所沉积的高温氧化物层均勻性不高的问题。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的
一种提高晶圆的高温氧化物层均勻性的方法，包括在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体，直到在该晶舟内表面 形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层；将多片晶圆放入该晶舟，淀积高温氧化物层。所述形成高温氧化物层的气体为硅烷SiH4和一氧化二氮气体N20。在该方法之前，还包括对该晶舟进行清洗。所述对该晶舟进行清洗采用浓氢氟酸。所述氢氟酸的的浓度为大于等于40%，持续时间大于等于20分钟。所述浓氢氟酸的的浓度等于49%，持续时间大于等于30分钟。所述在该晶舟内表面上形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层的过程为采用一次试验，在该试验中，在晶舟中放入一片晶圆沉积高温氧化物层，测量在晶 圆上沉积的厚度大于等于20000埃时记录通入形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间；所述在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体时，使用所记录的 通入形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间在晶舟内表面形成厚度大于等于20000埃 的高温氧化物层。由上述技术方案可见，本发明提供的方法使放置在晶舟的晶圆沉积高温氧化物层 前，先在未放置晶圆的晶舟中通入形成高温氧化物层的气体，直到在晶舟上形成厚度大于 等于20000埃的高温氧化物层。这样，在晶舟的晶圆沉积高温氧化物层时，就会使暴露在 形成高温氧化层的气体中的晶舟内表面变得光滑，导致后续所放置的晶圆边缘区域接触气 体的表面积相对变大，从而在沉积时形成和晶圆中心区域厚度均勻性相一致的高温氧化物 层。进一步地，在未放置晶圆的晶舟中通入形成高温氧化物层的气体之前，还可以将未放置 晶圆的晶舟放入浓氢氟酸(DHF)中清洗，清洗晶舟内表面使其光滑，从而使晶圆边缘区域 接触所通入气体的表面积和晶圆中心区域所通入气体的表面积一致。因此，该方法就提高 了晶圆所沉积的高温氧化物层的均勻性。
图1为本发明提供的提高晶圆的高温氧化物层均勻性的方法流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明作进一步详细说明。从现有技术可以看出，导致在晶圆上形成的高温氧化物层均勻性不高的原因是 一方面放置晶圆的晶舟通入的形成高温氧化物层的气体反应比较快；另一方面是晶舟内表 面粗糙，而导致晶圆边缘区域接触所通入气体的表面积相对变小，在比较短的时间内所通 入气体反应得到的高温氧化物不能均勻地沉积在晶圆边缘区域和晶圆中心区域。为了解决这个问题，本发明提供的方法使放置在晶舟的晶圆沉积高温氧化物层 前，先在未放置晶圆的晶舟中通入形成高温氧化物层的气体，直到在晶舟上形成高温氧化 物层，该高温氧化物层的厚度大于等于20000埃，使得晶舟内表面变得平滑。这样，就可以
4避免现有技术中，晶圆边缘区域由于晶舟内表面粗糙使得接触所通入气体的表面积相对变 小，且形成高温氧化物层的气体反应比较快，而在较短时间内比晶圆中心区域所形成的高 温氧化物层慢的问题，保证晶圆边缘区域和所通入的气体充分反应，在晶圆上沉积得到均 勻性较高的高温氧化物层。更进一步地，本发明在未放置晶圆的晶舟中通入形成高温氧化物层的气体之前， 还可以通过清洗步骤来提高晶圆边缘区域接触所通入气体的表面积，比如通入DHF，浓度为 大于等于40%，最好为49%或45%，通入的时间大于等于20分钟，最好为30分钟或35分 钟。这样，清洗晶舟内表面使其光滑，提高晶圆边缘区域接触所通入气体的表面积面积，保 证所通入气体生成的高温氧化物层沉积在晶圆边缘区域和晶圆中心区域的能力相同，在晶 圆上得到均勻性较高的高温氧化物层。图1为本发明提供的提高晶圆的高温氧化物层均勻性的方法流程图，其具体步骤 为步骤101、对未放置晶圆的晶舟进行清洗。在该步骤中，清洗采用DHF，使用的浓度为大于等于40 %，最好为49 %，时间为大 于等于20分钟，最好为30分钟。步骤102、在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体，直到在未放 置晶圆的晶舟内表面上形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层。在该步骤中，形成高温氧化物层的气体为SiH4和N20，采用的方法为LPCVD。在该步骤中，形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层的方法为采用一次试 验，在该试验中，在晶舟中放入一片晶圆，然后按照现有技术沉积高温氧化物层，测量厚度 大于等于20000埃时记录通入形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间，然后再次对多片 晶圆在晶舟沉积时，就可以使用所记录的通入形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间在 晶舟内表面形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层。在该步骤中，所形成的高温氧化物层就是氧化硅层。步骤103、将多片晶圆放入该晶舟，淀积高温氧化物层。在本发明中，放置晶圆的晶舟可以同时放置多片晶圆，比如50片，同时为多片晶 圆沉积高温氧化物层。本发明在晶圆上沉积高温氧化物层的方法可以应用在制作0N0结构或采用自对 准硅化物方法形成栅极侧壁阻挡层。按照本发明的在晶舟内表面形成比较厚的高温氧化物层的方法、通过清洗步骤来 提高晶圆边缘区域接触所通入气体的表面积的方法、及图1所述的方法在晶圆上沉积高温 氧化物层后，采用WAT进行电性厚度测量得知，其形成的高温氧化物层的均勻性和现有技 术相比，都有提高。其中，对于在晶舟内表面形成比较厚的高温氧化物层的方法，其均勻性 在晶舟最高点为3. 10%，最低点为3. 30%，中间点为3. 00% ；对于通过清洗步骤来提高晶 圆边缘区域接触所通入气体的表面积的方法，其均勻性在晶舟最高点为3. 20%，最低点为 3. 10%，中间点为3. 50%;对于图1所述的方法，其均勻性在晶舟最高点为2. . 50%，最低点 为2. 80%，中间点为2. 90%。可以看出，采用图1所述的方法得到的高温氧化物层均勻性 最好，采用在晶舟内表面形成比较厚的高温氧化物层的方法得到的高温氧化物层均勻性次 之，通过清洗步骤来提高晶圆边缘区域接触所通入气体的表面积的方法再次之。
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因此，本发明提供的方法提高了晶圆沉积得到的高温氧化物层均勻性，从而提高 了最终得到的半导体器件性能。以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所 应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。
权利要求
一种提高晶圆的高温氧化物层均匀性的方法，包括在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体，直到在该晶舟内表面形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层；将多片晶圆放入该晶舟，淀积高温氧化物层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成高温氧化物层的气体为硅烷SiH4 和一氧化二氮气体N2O。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法之前，还包括对该晶舟进行清洗。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对该晶舟进行清洗采用浓氢氟酸。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浓氢氟酸的的浓度为大于等于40%，持 续时间大于等于20分钟。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氢氟酸的的浓度等于49%，持续时间大 于等于30分钟。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在该晶舟内表面形成厚度大于等于 20000埃的高温氧化物层的过程为采用一次试验，在该试验中，在晶舟中放入一片晶圆沉积高温氧化物层，测量在晶圆上 沉积的厚度大于等于20000埃时记录通入形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间；所述在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体时，使用所记录的通入 形成高温氧化物层的气体剂量及反应时间在晶舟内表面形成厚度大于等于20000埃的高 温氧化物层。
全文摘要
本发明公开了一种提高晶圆的高温氧化物层均匀性的方法，包括在未放置晶圆的晶舟中持续通入形成高温氧化物层的气体，直到在该晶舟内表面上形成厚度大于等于20000埃的高温氧化物层；将多片晶圆放入该晶舟，淀积高温氧化物层。因此，该方法就提高了晶圆所沉积的高温氧化物层的均匀性。
文档编号C23C16/52GK101928934SQ20091005337
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者张卫民, 朱晨靓, 王燕军 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司