[发明专利]一种ONO电容结构的生长工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种MOS器件中电容结构的生长，尤其是一种ONO电容结构的生长工艺。

背景技术

随着微电子技术的发展，器件结构越来越复杂。在CMOS器件的制作过程中，经常使用电容结构，通常采用多晶硅夹二氧化硅的结构。由于电压的要求不断提高，中间层二氧化硅的材料已无法满足电容和耐压的要求。目前ONO结构，即Oxide-Ntride-Oxide结构已广泛用于MOS电容。ONO结构涉及底层二氧化硅生长、中间层SIN生长、顶层二氧化硅生长。ONO结构的不同生长方式和厚度，直接决定MOS电容的特性。针对不同要求的MOS电容，需要选择合适的薄膜生长条件，以最终满足工艺需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种ONO电容结构的生长工艺，其工艺步骤简单，各膜层的厚度可控性强。

按照本发明提供的技术方案，所述ONO电容结构的生长工艺，所述ONO电容结构的生长工艺包括如下步骤：

a、提供半导体基板；b、在所述半导体基板上，通过干氧氧化生长20～24nm的底层氧化层；c、在上述半导体基板的底层氧化层上淀积中间SiN层，所述中间SiN层的厚度为20～24nm；d、在上述中间SiN层上，通过热氧化生长270～330nm的顶层氧化层，从而在半导体基板上形成ONO电容结构。

所述半导体基板的材料包括硅。在所述步骤a中，包括对半导体基板的清洗工艺，所述清洗工艺包括如下步骤：

a1、将半导体基板放置在95～120℃的酸混合溶液中进行酸洗，所述酸混合溶液由H₂SO₄溶液和H₂O₂溶液组成；所述H₂SO₄溶液与H₂O₂间的体积关系为H₂SO₄∶H₂O₂＝3～4∶1；半导体基板在所述酸混合溶液中清洗5～10分钟；所述H₂SO₄溶液的浓度96％～98％，所述H₂O₂溶液的浓度为30％～32％；a2、将上述酸洗后的半导体基板用去离子水循环冲洗5～8次；a3、将用去离子水循环冲洗后的半导体基板干燥。

所述步骤b中，在半导体基板上生长底层氧化层时，所述干氧氧化的温度为895～905℃，干氧氧化的时间为70～90分钟。在半导体基板初始干氧氧化的5～15分钟内，在高纯氧化中加入2～4％体积份的含氯气体。

所述步骤c中，中间SiN层通过LPCVD方式淀积在底层氧化层上；中间SiN层的淀积温度为700～800℃。所述步骤d中，所述顶层氧化层通过湿氧氧化的方式生长在中间SiN层上。

所述步骤d中，所述顶层氧化层的氧化生长温度为915～925℃，氧化时间为100～140分钟。所述底层氧化层与顶层氧化层均为SiO₂层。所述步骤c中，中间SiN层的折射率为1.98～2.02。

本发明的优点：在半导体基板上通过干氧氧化的方式生长底层氧化层，能够在半导体基板上形成致密的氧化层，确保底层氧化层的质量，在底层氧化层上淀积中间SiN层，在中间SiN层上通过湿氧氧化顶层氧化层，从而在半导体基板上形成ONO电容结构；通过湿氧氧化能够快速地在中间SiN层上形成顶层氧化层，并保证ONO薄膜的质量；本发明所有步骤都采用常规设备和工艺，操作简单；扩散设备和LPCVD设备可使用通用的半导体前道设备，可控性强，工艺步骤简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

为了在MOS结构上，形成高质量的ONO电容结构，可以采用下述工艺步骤实现，所述生长工艺包括如下步骤：

a、半导体基板清洗：所述半导体基板的材料包括硅；对硅片的清洗包括如下步骤：