[发明专利]提高栅氧化层质量的制备工艺

说明书

本发明公开了一种提高栅氧化层质量的制备工艺，属于半导体功率器件制造加工技术领域。该工艺包括：(1)制备栅氧化层前对硅片进行清洗，以保证硅片表面的洁净；(2)制备栅氧化层前进行管道处理，以改善炉管内气氛，具体是采用低温条件以及在氮气携带的偏二氯乙烯气氛中进行处理；(3)制备栅氧化层：在O₂气氛下热生长氧化层，氧化温度995℃；(4)采用慢降温工艺，先按照1.5℃/min的降温速率降温至600℃；再按照2℃/min的降温速率降温至300℃，以减少氧化层可动电荷数量，提高栅氧化层质量。该工艺可以有效提高栅氧化层厚度一致性，减少氧化层内可动电荷数量，从而提高器件的整体性能。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件制造加工技术领域，具体涉及一种提高栅氧化层质量的制备工艺，用于MOSFET、IGBT器件栅氧化层的制备。

背景技术

随着半导体加工技术的不断发展，半导体器件由于其更小的体积、更高的性能、更高的转换效率在电子、通讯等领域得到越来越多的应用。作为半导体功率器件的代表，MOSFET、IGBT器件可以应用在高压、大电流、大功率等使用场合，同时具有体积小、运行速度快、转化效率高、可靠性高等特点，广泛应用在汽车电子、工艺控制、消费电子等领域。

MOSFET器件为电压控制器件，是通过在栅氧化层上方施加电压来实现器件功能的，IGBT器件与MOSFET结构相似，只是将衬底由N+变成了P+，工作原理与MOSFET相似。栅氧化层的质量对器件性能的实现影响巨大，其质量的体现主要有两方面，厚度及均匀性的控制和氧化层内可动电荷数量控制。

通常，栅氧化层采用热氧化进行制备，利用扩散炉进行工艺制程。目前传统的清洗工艺多采用硫酸或盐酸进行清洗，可以较好的去除硅表面金属及有机物沾污，但无法有效去除表面颗粒，表面残留的颗粒会导致栅氧化层生长过程中缺陷的产生，严重的会造成栅功能失效。传统的制备工艺，多采用通O₂的方式生长栅氧化层，在实际运行过程中，可能会由于不同位置的温度、气氛等情况，栅氧化层厚度较差，一般保证在±10％的偏差，影响产品性能一致性，可能会造成部分区域阈值电压不合格。正常栅氧化工艺的氧化层内可动电荷会达到1E10～1E11ions/cm²水平，在施加电压的情况下，电荷的移动会引起阈值电压偏移、漏电流增大等情况，导致器件可靠性降低。

发明内容

本发明目的是提供一种提高MOSFET或IGBT器件栅氧化层质量的制备工艺，该工艺可以有效提高栅氧化层厚度一致性，减少氧化层内可动电荷数量，从而提高器件的整体性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种提高栅氧化层质量的制备工艺，包括如下步骤(1)-(4)：

(1)制备栅氧化层前对硅片进行清洗，以保证硅片表面的洁净；

(2)制备栅氧化层前进行管道处理，以改善炉管内气氛，具体是采用低温条件以及在氮气携带的偏二氯乙烯气氛中进行处理；

(3)制备栅氧化层：在O₂气氛下热生长氧化层，氧化温度995℃；

(4)采用慢降温工艺，先按照1.5℃/min的降温速率降温至600℃；再按照2℃/min的降温速率降温至300℃，以减少氧化层可动电荷数量，提高栅氧化层质量。