[发明专利]栅介质层的形成方法

说明书

本发明提供了一种栅介质层的形成方法，在形成第一氧化层后，在包含氧气的气氛下执行退火处理，在形成第二氧化层后，又在包含氧气的气氛下执行退火处理，从而通过两次在包含氧气的气氛下执行退火处理以对半导体衬底和第一氧化层之间的界面进行了很好的修复，即使得半导体衬底和第一氧化层之间的界面具有很好的连续性与平整性，提高了迁移率；同时，在包含氮原子的气氛下执行快速热处理以形成氮化层，极大的避免了氮原子对于半导体衬底和第一氧化层之间的界面的破坏，也即极大的避免了迁移率的降低。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种栅介质层的形成方法。

背景技术

随着摩尔定律(Moore’s Law)的发展，在射频(RF)电路和片上系统(SOC)电路中，闪烁噪声(Flicker Noise)的表现越来越成为一个问题。例如，在音频和传感器应用中，闪烁噪声可能直接导致信号频带中的噪声；而在射频应用中，闪烁噪声可能被调制到振荡器的相位噪声中。

为了解决上述技术问题，现有技术中采用高K介质层作为栅介质层。但是，在这种结构中，为了降低噪声，将牺牲等效氧化层厚度(EOT)。此外，为了控制短沟道效应(SCE)，高剂量的口袋注入(PKT IMP)将被引入，而这又将导致CMOS的闪烁噪声变差。

因此，现有技术中又引入了氧化层-氮化层-氧化层(ONO)作为栅介质层。但是，在这种结构中，又存在迁移率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种栅介质层的形成方法，以解决现有技术中氧化层-氮化层-氧化层(ONO)作为栅介质层存在迁移率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种栅介质层的形成方法，所述栅介质层的形成方法包括：

在半导体衬底上形成第一氧化层；

在第一气氛下，对所述第一氧化层执行第一热退火处理，所述第一气氛包含氧气；

在所述第一氧化层上形成氮化层；

在所述氮化层上形成第二氧化层；

在第二气氛下，对所述第一氧化层和所述第二氧化层执行第二热退火处理，所述第二气氛包含氧气。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，通过原位水蒸气产生法在半导体衬底上形成第一氧化层。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，所述原位水蒸气产生法的工艺条件包括：

反应气氛包含氢气和氧气；

反应温度为900℃～1200℃；

反应时间为30s～100s；

反应压强为600Pa～2000Pa。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，在所述反应气氛中，所述氢气和所述氧气的气体流量比例为(10％：90％)～(35％：65％)。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，所述第一气氛还包含氢气，在所述第一气氛中，所述氧气和所述氢气的气体流量比例为(30％：70％)～(70％：30％)。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，所述第一热退火处理的工艺条件包括：

反应温度为700℃～1000℃；

反应时间为75s～180s；

反应压强为500Pa～1000Pa。

可选的，在所述的栅介质层的形成方法中，在所述第一氧化层上形成氮化层包括：在第三气氛下，对所述第一氧化层执行快速热处理，以在所述第一氧化层上形成氮化层，所述第三气氛包含氮原子。