牺牲氧化层的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种牺牲氧化层的形成方法。
【背景技术】
[0002]在硅器件的制造过程中，通常需要涉及离子注入和高温驱入等工艺流程。而这些工艺流程往往会对半导体晶片的表面造成损伤，形成一层损伤层。该损伤层会直接影响到基于该晶片制成的器件的电学性能和可靠性。因此，为了改善被损伤的半导体的表面形貌，提高器件性能，需要对半导体的表面进行处理，以去除所述损伤层。目前常用的一种表面处理方法为:通过热氧化在半导体晶片表面形成一层牺牲氧化层，再通过某种工艺流程，例如，湿法腐蚀的方式，去除该牺牲氧化层。
[0003]但是，上述方案通常对牺牲氧化层的厚度均匀性要求很高。如果牺牲氧化层的厚度不均匀，则可能导致在去除该牺牲氧化层后，半导体的表面将呈现凹凸不平的形貌，导致器件的器件性能和可靠性降低。因此相应的，如何提高该牺牲氧化层的厚度均匀性成为当前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种牺牲氧化层的形成方法，用于解决基于现有方案形成的牺牲氧化层的厚度均匀性不高的问题。
[0005]本发明提供一种牺牲氧化层的形成方法，包括:
[0006]以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，根据预设的退火温度，对半导体晶片进行退火处理；
[0007]根据预设的氧化温度，通过热氧化处理，在所述半导体晶片的表面上形成牺牲氧化层。
[0008]本发明提供的牺牲氧化层的形成方法，通过以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，对半导体晶片进行退火处理后，在所述半导体晶片的表面上形成牺牲氧化层的技术方案，有效提高牺牲氧化层的厚度均匀性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例一提供的牺牲氧化层的形成方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0010]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0011]图1为本发明实施例一提供的牺牲氧化层的形成方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括:
[0012]101、以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，根据预设的退火温度，对半导体晶片进行退火处理。
[0013]在实际工艺中，可以将半导体晶片放入氧化炉中，向所述氧化炉中充入惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，并将所述氧化炉升温至所述退火温度，具体的，可以将所述退火温度设为700摄氏度(°C)?950°C，保持温度进行退火处理。
[0014]其中，所述保护气体中的惰性气体，能够防止半导体和氧化炉内的残余气体发生反应，从而避免在半导体表面生成不均匀的氧化层，影响牺牲氧化层的质量。具体的，在本实施例中，所述惰性气体可以包括氩气和/或氮气。也就是说，所述惰性气体可以包括氩气；或者，所述惰性气体可以包括氮气；再或者，所述惰性气体可以包括氮气和氩气，本实施例在此不对其进行限制。
[0015]再具体的，本实施例中所述保护气体中的所述惰性气体、所述氨气和所述氢气的气体流量可以为0.1升/分钟?20升/分钟。需要说明的是，所述保护气体中各气体的气体流量可以相同，也可以不同，本实施例并未对其进行限制。
[0016]可选的，所述保护气体中的惰性气体:氢气的气体流量比可以为10:1?2:1。再可选的，所述保护气体中的氨气:氢气的气体流量比可以为1:1?2:1。再具体的，本实施例中，在所述退火处理过程中的气压可以为0.5bar?Ibar。
[0017]在实际应用中，为了进一步提高牺牲氧化层的厚度均匀性和平整度，在对半导体晶片进行退火处理之前，通常先对半导体晶片进行清洗，相应的，在101之前，所述方法还可以包括:
[0018]使用酸性溶液清洗所述半导体晶片。
[0019]其中，所述酸性溶液可以包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。也就是说，所述酸性溶液可以包括上述各种溶液中的任一种，或者，也可以包括上述各种溶液中的任意两种或两种以上溶液的组合，本实施例在此不对其进行限制。
[0020]通过上述实施方式，能够在对半导体晶片表面进行处理之前，去除半导体晶片表面附着的杂质，防止杂质在之后的热氧化过程中与半导体发生反应，导致的在半导体表面形成缺陷，进而进一步提高牺牲氧化层的厚度均匀性和平整度。
[0021]102、根据预设的氧化温度，通过热氧化处理，在所述半导体晶片的表面上形成牺牲氧化层。
[0022]其中，所述热氧化处理的方式具体可以包括干氧氧化处理和湿氧氧化处理。具体的，在实际工艺中，可以在进行退火处理后，向所述氧化炉中充入氧气，将所述氧化炉升温至所述氧化温度，具体的，可以将所述氧化温度设为800°C?1200°C，保持温度进行热氧化处理。
[0023]其中，所述保护气体中的惰性气体，能够防止半导体和氧化炉内的残余气体发生反应，在表面生成不均匀的氧化层，影响牺牲氧化层的质量。具体的，在本实施例中，所述惰性气体可以包括氩气和/或氮气。
[0024]具体的，在所述热氧化处理过程中的气压可以为0.5bar?Ibar。
[0025]可选的，所述半导体晶片的类型可以包括N型半导体衬底和P型半导体衬底。再可选的，所述半导体晶片的类型还可以包括在半导体衬底上生长了一层或多层半导体薄膜的外延片。
[0026]其中，所述半导体晶片可以为半导体元素，例如单晶硅、多晶硅或非晶结构的硅或硅锗(SiGe)，也可以为混合的半导体结构，例如碳化硅、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓、合金半导体或其组合。本实施例在此不对其进行限制。
[0027]在实际应用中，为了保证牺牲氧化层的可靠性和稳定性，在102之后，可以将所述氧化炉内充入惰性气体，以使半导体晶片的温度由所述氧化温度降至室温。
[0028]需要说明的是，上述实施方式中的惰性气体与101中所述保护气体中的惰性气体可以采用相同的气体，也可以采用不同的气体，本实施例在此并未对其进行限制。
[0029]在实际应用中，牺牲氧化层的厚度均匀性与形成牺牲氧化层前的半导体表面的缺陷和杂质密度有关。本实施例提供的牺牲氧化层的形成方法，通过以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，对半导体晶片进行退火处理，从而有效减少半导体表面的缺陷和杂质密度，进而提高在该半导体表面上形成的牺牲氧化层的厚度均匀性。
[0030]此外，基于本实施例提供的牺牲氧化层的形成方法，在有效提高牺牲氧化层的厚度均匀性的基础上，无需为了完全去除半导体表面的损伤层，而花费较长的工艺时间在半导体表面上形成较厚的牺牲氧化层，从而降低了牺牲氧化层的厚度，缩短了工艺时间，并且基于本实施例形成的牺牲氧化层的平整度较好，因此能够有效提高器件的可靠性和成品率。
[0031]本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0032]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。
【主权项】
1.一种牺牲氧化层的形成方法，其特征在于，包括: 以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，根据预设的退火温度，对半导体晶片进行退火处理； 根据预设的氧化温度，通过热氧化处理，在所述半导体晶片的表面上形成牺牲氧化层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对半导体晶片进行退火处理之前，还包括: 使用酸性溶液清洗所述半导体晶片。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护气体中的惰性气体:氢气的气体流量比为10:1?2:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护气体中的氨气:氢气的气体流量比为1:1?2:1。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述保护气体中的所述惰性气体、所述氨气和所述氢气的气体流量为0.1升/分钟?20升/分钟。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述热氧化处理的方式包括干氧氧化处理和湿氧氧化处理。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气和/或氮气。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火温度为700°C?950°C。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化温度为800°C?1200°C。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理和所述热氧化处理过程中的气压为0.5bar?lbar。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体晶片的类型包括N型半导体衬底和P型半导体衬底。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体晶片的类型包括在半导体衬底上生长了一层或多层半导体薄膜的外延片。
【专利摘要】本发明提供一种牺牲氧化层的形成方法，包括：以惰性气体、氨气和氢气的混合气体作为保护气体，根据预设的退火温度，对半导体晶片进行退火处理；根据预设的氧化温度，通过热氧化处理，在所述半导体晶片的表面上形成牺牲氧化层。通过本发明提供的牺牲氧化层的形成方法，能够有效提高牺牲氧化层的厚度均匀性。
【IPC分类】H01L21-316
【公开号】CN104810278
【申请号】CN201410042913
【发明人】李理, 马万里, 赵圣哲
【申请人】北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月29日