一种改善栅氧击穿的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善栅氧击穿电压的方法，具体为提供一个浅沟道栅氧层，栅氧层预清洁后，生长氯处理牺牲氧化层；使用酸槽将生长的牺牲氧化层去除；于栅氧层表面生长栅氧结构层。本发明专利技术所述的方法，通过添加一层氯处理牺牲氧化层，然后去除的工艺方式来对浅沟道隔离层边角进行优化，使栅氧的边角圆滑的效果，从而避免因为浅沟道隔离层的边角尖锐导致栅氧的击穿电压变低的问题，使用本发明专利技术所述的方法制得的半导体器件，其栅氧厚度达到浅沟道隔离层边角也是圆滑的，没有明显的尖角，栅氧层的击穿电压也在正常的范围之内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种基于氯处理牺牲氧化层改善栅氧击穿电压的方法。
技术介绍
在半导体器件中，栅氧工艺是决定半导体器件性能最为关键的工艺条件，而栅氧的击穿电压又是决定栅氧性能的关键测试条件，所以栅氧的击穿电压是反映出器件性能的基本要求，随着电子产业，超大规模集成电路的飞速发展，半导体器件的尺寸在不断的减少，在器件尺寸等比缩小的同时，工作电压却没有相应的等比缩小，这就使得薄栅氧化层中的电场强度增大，器件的击穿电压降低，直接影响了器件的可靠性。击穿电压(Breakdown voltage)是指在栅极接地的情况下，流过漏源极电流为特定值时的漏源电压，其中在击穿前能联系加载漏源极的最高瞬间的电压值。其大小与电流强度以及所需击穿层的厚度有关。栅氧化层的击穿电压问题已经成为阻碍集成电路进一步发展的主要因素之一，如何改善栅氧化层的质量，提高器件电路的可靠性，已经成为当今微电子领域热门的话题之ο浅沟道隔离层(STI, shallow trench isolation)影响着栅氧层的击穿电压以及器件的漏电流，如果浅沟道隔离层的边角过于尖锐会导致器件缺陷与应力集中，导致漏电流变大、栅氧击穿电压变低，所以要求浅沟道隔离层的顶部与底部的边角尽量圆滑以满足器件的需求。图1A为传统栅氧化前的浅沟道隔离层尖锐边角示意图，图1B为经过栅氧化后的隔离沟道隔离层尖锐边角示意图，结合图1A与图1B可知，在形成栅氧层之前，浅沟道隔离层a指向的位置已经出现了尖角，在经过栅极氧化后，如a指向的部分所示，尖角依然存在。浅沟道隔离层的边角过于尖锐所带来的一系列问题亟待得到解决。目前传统的浅沟道隔离层边角的圆滑已经可以通过ISSG或者其他工艺条件得以实现，专利CN100452344C公开了一种改进器件漏电表现的浅沟道隔离形成方法，除包括浅沟道隔离刻蚀、去胶、RCA清洗、沟道氧化、高密度等离子体沉积等步骤外，还在去胶后，RCA清洗进行沟道氧化前，进行Β0Ε清洗和氮化硅腐蚀步骤。该专利技术工艺使STI边角更圆滑，但是其处理工艺复杂，不利于广泛的使用。栅极的厚度同样也影响着浅沟道隔离层边角的圆滑程度，针对一些对击穿电压要求较高的工艺制程的通常情况下，栅氧的厚度较厚，当栅氧的厚度超过150A之后，浅沟道隔离层的边角形貌会被破坏，变得尖锐，从而引起浅沟道隔离层边角漏电流增大，导致栅氧层击穿电压变低，器件失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决由于栅氧厚度过厚导致的浅沟道边角过于尖锐而引起的漏电流过大，导致栅氧的击穿电压变低的问题，从而有效的避免器件失效。为了实现上述目的，本专利技术提供了，具体为提供一表面覆盖有介质层的半导体结构，且该介质层中设置有浅沟槽隔离结构的半导体结构，介质层表面进行预清洁后，在介质层表面生长氯处理牺牲氧化层；使用酸槽将生长的牺牲氧化层去除；于介质层表面生长栅氧结构层。上述的方法中氯处理牺牲氧化层的生长为通入含有氯离子气体的情况下，进行干氧氧化生长。上述的方法中，所述的氯处理牺牲氧化层的生长中通入含有氯离子气体流量占总气体流量的范围优选为1%-15%，更优选为1%_8%。上述的方法中，所述的氯处理牺牲氧化层的生长中通入含有氯离子气体的时间优选为3_80min,更优选为4_60min。上述的方法中，所述的含有氯离子气体优选为HC1。上述的方法中，氯处理牺牲氧化层的厚度优选为20-300A,更优选为50-200A,,上述的方法中，对介质层进行预清洁处理具体为预清洁过度刻蚀的部分，预清洁时间不宜过长，避免损伤介质层。上述的方法中，所述的于介质层表面生长栅氧结构层的厚度为大于等于1100 A。上述的方法中，适用于所有炉管方式生长的栅氧结构层以达到优化栅氧漏电流及击穿电压的效果。上述的方法中，所述的生长通过氯处理的牺牲氧化层，可消耗浅沟道隔离层顶部边角中的硅，同时，使用氯处理带有氯元素，能有效改善硅基界面态。上述的方法中，经过氯处理后的硅基体表面再次生长介质层会表现更好的特性，使介质层的击穿电压更优。上述的方法中，所述的酸槽去除牺牲氧化层可以有效的改善浅沟道隔离层顶部边角尖锐的部分，使其边角变得更加圆滑，从而避免因为浅沟道隔离层的边角尖锐而导致介质层的击穿电压变低，是器件失效的问题。上述的方法中，所述的酸槽去除牺牲氧化层，还可以有效的避免介质层生长厚度过厚，当栅氧的厚度超过150A之后，浅沟道隔离层的边角形貌会被破坏，变得尖锐，从而引起浅沟道隔离层边角漏电流增大，导致介质层击穿电压变低，器件失效的问题。本专利技术所述的方法，通过添加一层氯处理牺牲氧化层，然后去除的工艺方式来对浅沟道隔离层边角进行优化，使浅沟道隔离层的边角圆滑的效果，从而避免因为浅沟道隔离层的边角尖锐导致栅氧的击穿电压变低的问题，使用本专利技术所述的方法制得的器件，其栅氧厚度达到1100 A，浅沟道隔离层边角也是圆滑的，没有明显的尖角，介质层的击穿电压也在正常的范围之内。【附图说明】图1A为传统栅氧化前的浅沟道隔离层尖锐边角示意图；图1B为经过栅氧化后的隔离沟道隔离层尖锐边角示意图；图2A为本专利技术所述的方法中进行介质层预清洁的示意图；图2B为本专利技术所述的方法中生长通过氯处理的牺牲氧化层的示意图；图2C为本专利技术所述的方法中去除牺牲氧化层的示意图；图2D为本专利技术所述的方法中生长栅氧结构层的示意图；图3为现有技术和本专利技术方法处理后的尖角对比示意图。(其中，图3A为现有技术，图3B为本专利技术)。具体实施例下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术采用方法包括在介质层生长之前增加一层氯处理栅氧牺牲氧化层并去除的方式来达到使边角圆滑的效果，通过控制更改栅氧牺牲氧化层的生长厚度、去除牺牲氧化层的方式、栅氧的生长厚度以及含氯离子气体流量以达到最佳的去除效果。本专利技术实施例中通过添加氯处理牺牲氧化层，然后通过酸槽去除的方式来实现硅基体界面态的改善并对栅氧生长后浅沟道隔离层边角的圆滑处理，其中含氯离子气体优选为HCl气体。图2A-2D为本专利技术所述方法的工艺流程图，如图2A-2D所示，本专利技术采用四个阶段的生长模式来达到浅沟道隔离层边角圆滑的效果:第一阶段:如图2A所示，提供一个具有浅沟道晶片，该晶片由浅沟道1、衬底2以及介质层3组成，其中浅沟道I还有浅沟道隔离层11，浅沟道隔离层11的顶部有两个边角，分别为边角111以及边角112，由图2所示可知，边角111与边角112都较为尖锐；对介质层进行预清洁后，边角111与边角112结构并没有发生变化，预清洁消除刻蚀的厚度在20A-300A之间，例如可以是20A、50 A、100 A、120 A、200 A、260A、300A 等。第二阶段:图2B为生长氯处理牺牲氧化层4的示意图，如图2B所示，氯处理牺牲氧化层4覆盖在晶片上，氯处理牺牲氧化层的生长为通入HCL气体的情况下，进行干氧氧化生长。氯处理牺牲氧化层4生长可有效改善硅基体的界面态，同时还可以消耗浅沟道隔离层边角的硅，使浅沟道隔离层边角111以及边角112的性质发生变化，其形状结构仍保持不变。第三阶段:如图2C所示，使用酸槽将生长的氯处理牺牲氧化层4去除，去除氯处理牺牲氧化层4的同时，还会去除一部分介质层。在去除一部分介质层3的同时，也可以将浅沟道隔离层的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善栅氧击穿的方法，其特征在于，所述方法包括：提供一表面覆盖有介质层的半导体结构，且该介质层中设置有浅沟槽隔离结构的半导体结构；对介质层表面进行预清洁后，在介质层表面生长氯处理牺牲氧化层；使用酸槽将生长的牺牲氧化层去除；于介质层表面生长栅氧结构层。

【技术特征摘要】
1.一种改善栅氧击穿的方法，其特征在于，所述方法包括:提供一表面覆盖有介质层的半导体结构，且该介质层中设置有浅沟槽隔离结构的半导体结构；对介质层表面进行预清洁后，在介质层表面生长氯处理牺牲氧化层；使用酸槽将生长的牺牲氧化层去除；于介质层表面生长栅氧结构层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氯处理牺牲氧化层的厚度为20-300A,3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氯处理牺牲氧化层的生长为通入含有氯离子气体的情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：张召，王智，苏俊铭，张旭昇，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：