[发明专利]一种控制在炉管内生成的氧化层厚度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造领域，并且更具体地涉及一种控制在炉管内生成的氧化层厚度的方法。

背景技术

在半导体芯片的制程中,通常利用高温炉管对芯片进行氧化、扩散、驱入、回火、沉积固化及融合等操作。利用炉管可以对晶片进行批处理，例如一次可以处理上百片晶片。目前半导体行业中所用的炉管主要是垂直式的，如图1所示。图1是现有技术中用于半导体芯片制备过程的炉管的示意图。在半导体工艺中用到的炉管按使用压力不同又可以分为常压炉管和低压炉管，其中常压炉管主要用于热氧化制程、热退火、BPSG热回流等，而低压炉管主要用于LPCVD沉积工艺，包括多晶硅的形成、氮化硅的形成等。

众所周知，CMOS集成电路和器件的可靠性使整个集成电路工艺和制造中非常重要的一部分。对其可靠性的评价主要包括栅极氧化层的可靠性、互连线可靠性、热载流子效应、等离子损伤等，而其中栅极氧化层是MOS器件中最重要的一部分，击穿电量和击穿电压是评价栅极氧化层可靠性的两个重要参数。在诸如金属-氧化层-半导体-场效晶体管(MOSFET)结构的MOS器件中，通常用诸如二氧化硅SiO₂的材料来制作栅极绝缘层。依照其操作电压的不同，这层氧化物的厚度可以从数十至数百埃不等。随着半导体技术的不断发展，栅氧的厚度也在不断的减薄，使器件呈现出越来越高的灵敏度。

前面提到，通常会将一批经过前期工艺处理的晶片放入高温炉管中执行热氧化的步骤，也就是在晶片的表面生成氧化层。然而，在实践中往往不是每次都有足够的产品晶片将炉管装满。对于目前所使用的炉管构造来说，如果其没有被完全装满，则将不利于对所有放置在其中的晶片均匀地形成氧化层。一般而言，为了解决这一问题通常会使用冗余片，其也常被称为Dummy。

在实际操作中，会将所需要的产品晶片放置在炉管的中间部位，而在炉管两侧填入冗余片以将其装满。在最优选的情况下，自然应使用与产品晶片状态一致的冗余片。然而，目前业界绝大多数炉管所采用的冗余片为纯硅片，而产品晶片通常都是已经经过诸如图形化等多道工艺的晶片。这是出于节约成本以及易于制备的考虑，但是却也使得炉管中的所有产品晶片不是在完全一致的条件下形成氧化层。不同的形成条件所产生的最直接的后果就是结果得到的氧化层厚度不一致，从而影响器件的电性参数，并且最终使得产品的良率下降。

为此，需要一种高效的、低成本的方法来控制在炉管内生成的所有产品晶片的氧化层厚度。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种控制在炉管内生成的晶片氧化层厚度的方法，在炉管内的产品晶片两侧设置有冗余片以将所述炉管装满，所述方法包括：使第一冗余片的与产品晶片正面相对的表面具有与产品晶片背面最外层相同的材料；其中所述产品晶片正面为所述产品晶片的要形成氧化层的表面，并且所述第一冗余片是炉管内最接近所述产品晶片的冗余片。

在本发明的一些实施例中，所述冗余片为纯硅片，所述方法包括在生成晶片氧化层之前在所述第一冗余片的与产品晶片正面相对的表面上生长与产品晶片背面最外层相同的材料层。

在本发明的另一些实施例中，所述方法包括将表面具有与产品晶片背面最外层相同的材料的硅片用作所述第一冗余片。

优选地，所述表面具有与产品晶片背面最外层相同的材料的硅片是已在其他制程中为监控所述材料的生长厚度而被使用的监控片。

在本发明的一些实施例中，所述产品晶片背面最外层的材料为氮化硅。

在本发明的一些实施例中，所述产品晶片被用于制作非易失性存储器件。

另外，本发明还提供了一种用于制作非易失性存储器件的方法，所述方法包括:在衬底的正面和背面分别层叠氧化层、氮化层和氧化层来形成氧化物-氮化物-氧化物(ONO)薄膜；将衬底背面的ONO薄膜中最外层的氧化层去除；以及在炉管内使用上述任意一种方法在所述衬底正面的ONO薄膜上生成氧化层。

本发明所提供的方法通过仅对炉管内一部分冗余片进行调节而使得在所有产品晶片上形成的氧化层厚度能够保持很好的一致性，并且因此均具有符合规格的电性参数，从而在大体上不增加制程复杂度和成本的情况下减少产品报废情况的出现，大大提高了产品的良率。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

图1是现有技术中用于半导体芯片制备过程的炉管的示意图。

图2是现有技术中通过炉管在用于制作非易失性存储器件(NVM)的晶片上生成氧化层的示图。