专利名称：制作栅氧化层的方法
技术领域：
本发明涉及制作栅氧化层的方法。
背景技术：
形成隔离区域的方法主要有局部氧化隔离工艺(LOCOS)或浅沟槽隔离工艺(STI) 。 LOCOS工艺是在晶片表面淀积一层氮化硅，然后再进行刻蚀，对部分凹进区域进行氧化生长氧化硅，有源器件在氮化硅所确定的区域生成。但是，局部氧化隔离存在氮化硅边缘生长的"鸟嘴"(bird，sbeak)现象，如图l所示，这个"鸟嘴"占用了实际的空间，增大了电路的体积。因此LOCOS工艺只适用于大尺寸器件的设计和制造。
随着半导体工艺进入深亚微米时代，0.18pm以下的器件的有源区隔离层已大多釆用浅沟槽隔离工艺(STI)来制作。浅沟槽隔离工艺是在MOS电路中解决局部氧化隔离造成的"鸟嘴"问题的有效方法。
由于高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD ， High Density PlasmaChemical Vapor Deposition)法具备有"蚀刻"与"沉积"两个功能，因此在进行沉积的同时，也会进行将沉积物剥落的蚀刻反应，使得高密度等离子体化学气相沉积法具有良好的填沟(Gap filling)能力，因此，应用在形成浅沟槽隔离结构的方法中，用于将绝缘物质氧化硅填入浅沟槽中。
例如申请号为01120411.7的中国专利申请文件提供的形成浅沟槽隔离结构的方法。首先，参考图2a，在半导体衬底100上形成垫氧化层110和腐蚀阻挡层120,在腐蚀阻挡层120上形成图案化的光刻胶，并以图案化的光刻胶为掩模，蚀刻垫氧化层110和腐蚀阻挡层120至半导体衬底100;参考图2b,以腐蚀阻挡层120为掩才莫，蚀刻半导体衬底100至一设定深度，形成浅沟槽130。
接着，参考图2c，在沟槽130的表面以蚀刻/沉积比为0.15至0.6的高密度等离子体化学气相沉积工艺形成覆盖沟槽130内壁以M盖腐蚀阻挡层120的第一氧化硅层140;参考图2d,以蚀刻/沉积比为0.02至0.15的高密度等离子体化学气相沉积工艺在第一氧化硅层140上形成第二绝缘层150以覆盖第一氧化硅层140，并填满沟槽130，形成隔离氧化结构。
然后，参考图2e,对填入的第二绝缘层150进行平坦化处理，如釆用化学机械抛光工艺清除腐蚀阻挡层120上的第二绝缘层150，最后，去除腐蚀阻挡层120和垫氧化层110。
在上述的高密度等离子体化学气相沉积工艺中，氢高密度等离子体由于具有良好的填沟能力，因而被广泛采用。与氢高密度等离子体化学气相沉积相关的信息还可以从例如申请号为200480027564.9的中国专利申请中获得，所述中国专利申请公开了 一种使用高密度等离子体化学气相沉积填充缝隙的方法和沉积材津+的方法。
然而，在形成浅沟槽隔离结构后，在所述衬底上制作栅氧化层的过程中发现，栅氧化层的厚度有时候会不符合要求。经过检测后发现，栅氧化层的厚度变化和氢等离子体化学气相沉积工艺的压力变化有关，随着压力的增大，生成的栅氧化层的厚度会减小。分析其原因，形成栅氧化层的工艺经常釆用热氧化工艺，而热氧化工艺使得残留于衬底中的氢离子或原子或键合结构获得足够能量而脱离衬底逸出。由于在栅氧化层的工艺中，会使用氪气作催化剂，氢离子或原子或键合结构的逸出反而干扰了催化剂的催化作用，从而影响^f氧化层的生长
发明内容
本发明提供一种制作栅氧化层的方法，解决现有技术浅沟槽隔离工艺后，离子或原子或键合结构残留于衬底中影响栅氧化层生长的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种制作栅氧化层方法，包括，采用短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底，将所述衬底中的离子或原子或键合结构从
衬底中脱离逸出；在所述衬底上形成栅氧化层。
所述以短波照射衬底包括下列步骤，
获得基准浓度；以短波照射所述衬底；
实时检测所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度，直到所述浓度下降到基准浓度停止照射。
所述以短波照射衬底包括下列步骤，
获得基准浓度；
测量所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度，并以短波照射所述衬
底；
根据时间与浓度关系获得所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度下降到基准浓度所需的时间，当照射时间达到所需时间时停止照射。
所述短波的波长为200 -360nm。所述短波所用光源的功率为1000-2000W。所述短波照射的时间为15 - 30秒。
与现有技术相比，上述所公开的制作栅氧化层的方法具有以下优点上述所公开的制作栅氧化层方法，通过在形成浅沟槽隔离结构之后，在衬底上形成栅氧化层之前，先以短波照射衬底，将衬底中的离子或原子或键合结构从衬底中脱离逸出，避免了在形成栅氧化层的过程中残留离子或原子或键合结构才逸出，而影响栅氧化层的生长。
图l是现有技术局部氧化隔离工艺产生"鸟嘴"示意图； _
图2a至图2e是现有技术浅沟槽隔离工艺示意图3是本发明制作^t氧化层方法的一种实施方式流程图4至图6是本发明制作栅氧化层方法的示意图7是图3所示方法中以短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底的一种实 施方式流禾呈图8是图3所示方法中以短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底的另一种 实施方式流程图。
具体实施例方式
本发明所公开的制作栅氧化层方法，通过在形成浅沟槽隔离结构之后， 在衬底上形成栅氧化层之前，先以短波照射衬底，将衬底中的离子或原子或 键合结构从衬底中脱离逸出，避免了在形成栅氧化层的过程中残留离子或原 子或键合结构才逸出，而影响栅氧化层的生长。
参照图3所示，本发明制作栅氧化层方法的一种实施方式包括下列步骤，
步骤sl,采用短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底，将所述衬底中的离 子或原子或键合结构从衬底中脱离逸出；
步骤s2,在所述衬底上形成栅氧化层。
参照图7所示，所述以短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底的一种实施 方式包括下列步骤
步骤sll,获得基准浓度；
步骤sl2,测量所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度，并以短波照射所述衬底；
步骤s13,才艮据时间与浓度关系获得衬底中的离子或原子或4建合结构的浓 度下降到基准浓度所需的时间，当照射时间达到所需时间时停止照射。
参照图8所示，所述以短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底的另一种实 施方式包括下列步骤
步骤s21,获得基准浓度；
步骤s22,以短波照射所述衬底；
步骤s23，实时检测所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度，直到所 述浓度下降到基准浓度停止照射。
下面通过一个具体的制作栅氧化层的例子来使得上述的栅氧化层方法更 加清楚。
参照图4所示，栅氧化层是在具有浅沟槽隔离结构的衬底上制作的。所 述衬底100上具有沟槽120，沟槽120内具有由绝缘层130形成的隔离结构， 在隔离结构和沟槽之间是衬氧化层110。如之前所述的，在衬底100中可能含 有由于浅沟槽隔离结构工艺中的高密度等离子体化学气相沉积，而残留的原 子/离子/#:合结构，例如由于氢等离子体化学气象沉积，而残留的氢原子/离子 /键合结构。
结合图3和图5所示，当开始制作栅氧化层时，先使用能够产生短波的 光源照射衬底IOO。短波照射的能量是要求经过短波照射，残留于衬底中的离 子或原子或键合结构能够获得足够的脱离衬底的能量，即打开键合能的能量， 从而从衬底中逸出。而短波的能量在于它的波长，理论上波长越短，能量越 高。此处以残留于衬底中的为氢离子为例，要使得氢离子获得脱离衬底的能 量，短波的波长需要在200-360nm,例如200nm、 210nm、 220nm、 230nm、 240nm、 250證、260nm、 270nm、 280證、290nm、 300nm、 310nm、 320nm、
8330nm、 340nm、 350nm、 360nm。能够产生上述短波的光源有AMAT公司的 NANO cure, NVLS公司的Solar。
短波照射的区域为整个衬底表面，而为了尽量减少残留的氢离子或原子 或键合结构对生长栅氧化层的影响，就需要考虑所生长栅氧化层的厚度。例 如，需要生长40埃的栅氧化层，通常会需要消耗20埃的硅衬底。因此，只 需要使得20埃厚度的硅衬底中的残留氢离子或原子或键合结构提前逸出即 可。而为了使得残留于衬底中的氢离子能够按设计要求逸出，就需要仔细调 节光源功率和照射过程。
对于照射过程的控制，可以有两种方法供选择，下面分别举例如下
1) 继续参照图7所示，挑选采用其他高密度等离子化学气相沉积方法完 成浅沟槽隔离结构工艺晶圆，检测所述晶圆在生长栅氧化层工艺前衬 底中的氢浓度。若在后续的生长栅氧化层工艺中未发现栅氧化层厚度 不符合要求的晶圆，则以所检测的生长栅氧化层工艺前的氢浓度作为 氢的基准浓度。然后用短波照射试片作实验，使得氢原子/离子/键合 结构脱离衬底。并记录衬底中的氢浓度随着短波照射时间的改变量， 从而得到应用短波照射方法后，氢的浓度随时间下降的趋势，从而得 到浓度与照射时间的关系列表。那么在生长栅氧化层之前，只要知道 氬的基准浓度，就能够根据前述的实验结果确定照射停止时间，从而 对照射过程进行控制。例如，经过实验获得的浓度与照射时间的关系 列表显示，衬底中氢的浓度下降到原有浓度的30%,需要10秒的短 波照射时间。当基准浓度为短波照射前衬底浓度的30%时，就可以知 道只需经过10秒的短波照射，就可以达到基准浓度。
2) 继续参照图8所示，同样采用上述方法获得氢的基准浓度，并且在应 用短波照射衬底过程中，实时检测衬底中的氢浓度，当所检测到的氢
9浓度下降到基准浓度时，就停止照射，从而实现对照射过程的控制。
例如，基准浓度是30%,当用短波照射衬底时，实时检测衬底中的氢 浓度，当检测到氢浓度是60%时，短波照射不停止，而当检测到氢浓 度是30%，则停止短波照射。
上述两种方法涉及到的对于氢浓度的检测可以使用FTIR机台实现。
本例中，为生长40埃的栅氧化层，所需的短波照射过程所使用的光源功 率为1000 - 2000W,例如1000nm、 1200nm、 1300nm、 1400nm、 1500nm、 1600證、 1700nm、 1800nm、 1900nm、 2000nm。照射的时间为15 - 30秒，例如15秒、 17秒、19秒、21秒、23秒、25秒、27秒、29秒、30秒。上述的光源功率 和照射时间仅是举例，并非用以限定。
在短波照射过程中，可以保持一种波长光持续照射直到达到基准氢浓度 而停止，也可以使用不同波长内的光照射，例如前述的波长在200-360nm之 间的光，可以持续使用250nm的光持续照射；也可以先使用200nm的光，因 而200nm的光能量最高，可以使得氢离子或原子或4建合结构迅速从衬底中逸 出，然后再换用波长稍长的光，如波长为350nm的光继续照射，直到停止。
艺成本而定。
结合图3和图6所示，当完成短波照射之后，就开始在所述的衬底100 上形成栅氧化层140。由于栅氧化层的形成方法有很多种，此处只是为了使叙 述完整而举例说明，并非用以限定本发明的应用。作为栅氧化层的材料通常 选用氧化硅。而形成氧化硅的方法通常采用热氧化法。由于在应用热氧化法 之前，残留于衬底中的氬离子或原子或键合结构已经通过短波照射的方法提 前脱离衬底100而逸出，使得残留于衬底100中的氢离子或原子或键合结构 的浓度在安全浓度上。在热氧化的过程中，由于获得了热氧化工艺提供的能
10原子或键合结构的浓度4艮小，因而对于形
成才册氧化层工艺的影响大大减弱了 。
综上所述，上述所公开的制作栅氧化层方法，通过在形成浅沟槽隔离结 构之后，在衬底上形成栅氧化层之前，先以短波照射衬底，将衬底中的离子 或原子或键合结构从衬底中脱离逸出，避免了在形成栅氧化层的过程中残留 离子或原子或4建合结构才逸出，而影响^^氧化层的生长。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1. 一种制作栅氧化层的方法，其特征在于，包括，采用短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底，将所述衬底中的离子或原子或键合结构从衬底中脱离逸出；在所述衬底上形成栅氧化层。
2. 如权利要求1所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，所述以短波照射衬底包括下列步骤，获得基准浓度；以短波照射所述衬底；实时检测所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度，直到所述浓度下降到基准浓度停止照射。
3. 如权利要求1所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，所述以短波照射衬底包括下列步骤，获得基准浓度；测量所述衬底中的离子或原子或4定合结构的浓度，并以短波照射所述衬底；根据时间与浓度关系获得所述衬底中的离子或原子或键合结构的浓度下降到基准浓度所需的时间，当照射时间达到所需时间时停止照射。
4. 如权利要求2或3所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，所述短波的波长为200 - 360nm。
5. 如权利要求2或3所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，所述短波所用光源的功率为1000-2000W。
6. 如权利要求2或3所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，所述短波照射的时间为15-30秒。
7.如权利要求1所述的制作栅氧化层的方法，其特征在于，在所述衬底上形成栅氧化层釆用热氧化法。
全文摘要
一种制作栅氧化层的方法，包括，采用短波照射具有浅沟槽隔离结构的衬底，将所述衬底中的离子或原子或键合结构从衬底中脱离逸出；在所述衬底上形成栅氧化层。所述制作栅氧化层的方法，避免了在形成栅氧化层的过程中残留离子或原子或键合结构才逸出，而影响栅氧化层的生长。
文档编号H01L21/283GK101459070SQ20071009449
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者乒 刘, 刘明源 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司