专利名称：生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法的制作方法
技术领域：
本发明关于一种氧化膜(oxide layer)的生长技术，特别地，关于一种氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法(dry/wet/dry oxidation)生长技术。
背景技术：
在半导体制作工艺中最常见的薄膜之一就是氧化膜，例如栅氧化膜(gate oxide)，或是存储元件中常见的隧道氧化膜(tunnel oxide)等。
传统用来生成氧化膜的技术之一是炉管氧化工艺(furnace oxidation)。炉管氧化工艺通常可以是干式氧化或湿式氧化的单一步骤工艺，例如将晶片置入一石英炉管中，并在高温下通入氧气或含氧气体，而在晶片上形成一层氧化膜。然而，上述炉管氧化工艺如果采用干式氧化，则会引起生长速率(growing rate)过慢的问题，而且干式氧化的热裕度(thermalbudget)也太高。当炉管氧化工艺采用湿式氧化时，则会有氢含量高、悬空键(dangling bond)多以及氧化膜的可靠度可能会被热载子(hot carrier)影响等问题。
此外，通常在生成氧化膜之前会先进行一道清洁工序，而此清洁工序往往因为采用强氧化剂作为清洁剂，而在基片上产生化学氧化物(chemical oxide)，这层化学氧化膜与原来存在于基片上的劣质原生氧化物(poor native oxide)都将不利于后续形成氧化物的品质。
目前还有一种常用于生成氧化膜的方法，称为快速热氧化工艺(rapidthermal oxidation，简称RTO)，该工艺采用在短时间内生成氧化膜的方法，以减少热裕度。虽然这种方法不会发生上述炉管氧化工艺所引起的问题，但是快速热氧化工艺却无法改善硅基片与氧化物之间界面(interface)的平坦度(smoothness)以及接近界面的俘获电荷密度(trap density)。尤其快速热氧化工艺因为是在短时间内完成氧化膜的生成，所以在氧化膜内部会有较多的俘获电荷(trap charge)以及较大的平带电压位移(flat-bandvoltage shift)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，以改善基片与氧化膜间界面的品质与平坦度。
本发明的另一目的是提供一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，以减少基片表面的悬空键。
本发明的另一目的是提供一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，以降低俘获电荷密度且缩小氧化膜的平带电压位移。
根据上述与其他目的，本发明提出一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，用于在一个基片上生成一层氧化膜，包括采用第一干式氧化工艺，以致密化原生氧化膜。然后，采用湿式氧化工艺，以生成氧化膜。接着，采用第二干式氧化工艺，以降低俘获电荷密度(trap chargedensity)。
本发明又提出一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，用于在一个基片上生成一层氧化膜，其步骤包括先进行一道干式氧化工艺过程，以致密化原生氧化膜。然后，进行一道湿式氧化工艺过程，以生成该氧化膜。然后，进行一道退火工艺过程，以降低俘获电荷密度，其中退火工艺所采用的气体包括氧气。
本发明利用一种连续性的三阶段氧化工艺来生成氧化膜，先通过一道干式氧化工艺过程致密化原生氧化膜并修补化学氧化膜。然后，通过一道湿式氧化工艺过程生成大部分的氧化膜。最后，进行一个类似退火工艺(anneal process)的干式氧化工艺过程，以减少俘获电荷且缩小氧化膜的平带电压位移。
为使本发明的上述以及其他目的、特征、和优点能更清晰明确，下面结合优选实施例，并配合附图，对本发明给予更加详细的说明。
图1所示为采用本发明的连续干式/湿式/干式氧化法而生成氧化膜的一个优选实施例的工艺流程图。
附图符号说明100提供一个基片102清洁基片104进行一道第一干式氧化工艺过程，以致密化原生氧化膜且减少悬空键106进行一道湿式氧化工艺过程108进行一道第二干式氧化工艺过程110进行一道退火工艺过程，以降低俘获电荷密度具体实施方式
本实施例所生成的氧化膜可以作为栅氧化膜(gate oxide)或是隧道氧化膜(tunnel oxide)。虽然本文中只列出两种氧化膜，但是本发明并不仅限于只用于生成上述两种氧化膜，而可以作为半导体工艺中其他氧化膜生成的方法。
图1所示为采用本发明的连续干式/湿式/干式氧化法生成氧化膜的一个优选实施例的工艺流程图。参考图1，在步骤100中，提供一个基片，该基片可以是硅基片。然后，在步骤102中，进行基片的清洁工序，通常用来清洁基片的清洁剂包括氟化氢(HF)、SC1或SC2。
然后，在步骤104中，进行一道第一干式氧化工艺过程，以致密化原生氧化膜(native oxide)且减少悬空键(dangling bond)。其中第一干式氧化可以采用快速热氧化工艺(rapid thermal oxidation，简称RTO)或是炉管氧化工艺(furnace oxidation)。当第一干式氧化采用快速热氧化工艺时，其工艺温度约在摄氏800～1100度、时间在10～20秒之间，且快速热氧化工艺所采用的气体可以是氧气与氮气，其中氧气流速与氮气流速为0～12slm(standard liter per minute)。另外，当第一干式氧化采用炉管氧化工艺时，其中工艺温度约在摄氏800～1000度，且于炉管氧化工艺所使用的气体例如是氧气与氮气，其中氧气流速与氮气流速为0～12slm。
之后，在步骤106中，进行一道湿式氧化工艺过程，以生成大部分的氧化膜。接着，可进行步骤108或110，在步骤108中进行一道第二干式氧化工艺过程，其中第二干式氧化的条件可以与第一干式氧化的条件相同；在步骤110中进行一道退火工艺(anneal process)过程，以降低氧化膜内的俘获电荷密度(trap charge density)其中退火工艺的气体(ambience)可以是氧气与氮气。而最后得到的氧化膜厚度约在15～100埃之间。
综上所述，本发明的特点在于利用一种连续性的三阶段工艺来生成氧化膜，其步骤为先采用一道干式氧化工艺致密化原生氧化膜，并且修补清洁基片后所形成的化学氧化膜(chemical oxide)。之后，再利用一道湿式氧化工艺，来生成大部分的氧化膜。最后，再进行一个类似退火工艺(anneal process)的干式氧化工艺，以减少俘获电荷并且缩小氧化膜的平带电压位移(flat-band voltage shift)。
虽然本发明结合优选实施例公开如上，然而该实施例并非用以限定本发明，任何精通本领域的技术人员应明确，在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明作大量的改变与改进，因此本发明的保护范围应当由权利要求的范围所限定。
权利要求
1.一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，用于在一个基片上生成一个氧化膜，其特征在于，步骤包括进行一道第一干式氧化工艺过程，以致密化原生氧化膜；进行一道湿式氧化工艺过程，以生成该氧化膜；以及进行一道第二干式氧化工艺过程，以降低俘获电荷密度。
2.如权利要求1所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该第一干式氧化工艺包括一个快速热氧化工艺。
3.如权利要求2所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该快速热氧化工艺的温度为摄氏800～1100度。
4.如权利要求2所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该快速热氧化工艺的时间为10～20秒之间。
5.如权利要求2所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该快速热氧化工艺所使用的气体包括氧气与氮气。
6.如权利要求5所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该快速热氧化工艺所采用的氧气流速为0～12slm。
7.如权利要求5所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该快速热氧化工艺所采用的氮气流速为0～12slm。
8.如权利要求1所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该第一干式氧化工艺包括一个炉管氧化工艺。
9.如权利要求8所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该炉管氧化工艺的温度为摄氏800～1000度。
10.如权利要求8所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该炉管氧化工艺所使用的气体包括氧气与氮气。
11.如权利要求10所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该炉管氧化工艺的所采用的氧气流速为0～12slm。
12.如权利要求10所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该炉管氧化工艺所采用的干氮气流速为0～12slm。
13.如权利要求1所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该第二干式氧化工艺与该第一干式氧化工艺的条件相同。
14.如权利要求1所述的生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化法，其特征在于，该氧化膜的厚度在15～100埃之间。
15.一种生成氧化膜的方法，包括采用一个干式氧化工艺，以致密化原生氧化膜；采用一个湿式氧化工艺，以生成一个氧化膜；以及采用一个退火工艺，以降低该氧化膜的俘获电荷密度，其特征在于，该退火工艺的采用的气体包括氧气与氮气。
16.如权利要求15所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该干式氧化工艺包括一个快速热氧化工艺。
17.如权利要求16所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该快速热氧化工艺的温度为摄氏800～1100度。
18.如权利要求16所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该快速热氧化工艺的成膜时间为10～20秒之间。
19.如权利要求16所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该快速热氧化工艺所采用的气体包括氧气以及氮气。
20.如权利要求19所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该快速热氧化工艺所采用的氧气流速为0～12slm。
21.如权利要求19所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该快速热氧化工艺所采用的氮气流速为0～12slm。
22.如权利要求15所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该干式氧化工艺包括一个炉管氧化工艺。
23.如权利要求22所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该炉管氧化工艺的温度为摄氏800～1000度。
24.如权利要求22所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该炉管氧化工艺所采用的气体包括氧气与氮气。
25.如权利要求24所述生成氧化膜的方法，其特征在于，该炉管氧化工艺所采用的氧气流速为0～12slm。
26.如权利要求24所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该炉管氧化工艺所采用的氮气流速为0～12slm。
27.如权利要求15所述的生成氧化膜的方法，其特征在于，该氧化膜的厚度在15～100埃之间。
全文摘要
一种生成氧化膜的连续干式/湿式/干式氧化方法，用于在基片上生成一个氧化膜。先采用一个第一干式氧化工艺，以致密化原生氧化膜。然后，采用一个湿式氧化工艺，以生成氧化膜。接着，进行一个第二干式氧化工艺，以降低俘获电荷密度。
文档编号H01L21/316GK1531035SQ0311913
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者姚俊敏 申请人:旺宏电子股份有限公司