專利名稱：半導體晶圓的熱氧化制作工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種半導體器件(semiconductor device)制作工藝，且特別是有關于一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝。
公知在半導體晶圓上形成氧化層的方法，例如是采用將晶圓置于爐管中熱氧化的方法，對于內存器件而言，上述的氧化制作工藝可在形成柵極結構以及源極區(qū)/漏極區(qū)后進行，而在整個柵極結構表面以及基底上形成存儲單元再氧化層(Cell re-oxide)，此存儲單元再氧化層的最主要功能即如上所述，提供絕緣以及保護的功能。
除此之外，由于此氧化層采用熱爐管回火的方式所生成，因此能夠在回火的同時，用以修補因蝕刻制作工藝(例如形成柵極結構)以及離子植入制作工藝(例如形成源極區(qū)/漏極區(qū))對晶圓表面的破壞，以使內存器件的結構更加的完整。并且，此熱爐管回火制作工藝還可以驅使植入在源極區(qū)/漏極區(qū)的離子擴散到適當?shù)奈恢茫允箖却嫫骷馨l(fā)揮其器件特性。
然而，隨著半導體制作工藝的器件尺寸逐漸縮小，公知的熱爐管氧化法所產(chǎn)生的氧化層會產(chǎn)生下述的問題當所欲形成存儲單元再氧化層的存儲單元例如罩幕式只讀存儲單元，并在此罩幕式只讀存儲單元的柵極結構上形成硅化金屬層時，在晶圓加載熱爐管的階段，由于在爐管中的濕度(水氣)以及氧氣含量偏高，而使得硅化金屬層的硅成份在加載階段便會與提前與氧氣反應，因此在晶圓經(jīng)過整個熱爐管氧化反應后，在硅化金屬層部分的氧化硅層厚度會高于其余部分的氧化硅層厚度，而在晶圓上形成突起，造成缺陷(defect)。
本發(fā)明的另一目的在提供一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝，能夠通過降低晶圓加載時的溫度以升高內存件的合格率((yield)。
本發(fā)明提出一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝，此制作工藝在低于主要熱氧化制作工藝溫度的一溫度下，例如為攝氏400度到600度左右，將晶圓加載爐管中，并且通入足以驅離爐管中水氣以及氧氣的大流量的氮氣或氬氣，例如為30至45升/分鐘左右。接著在晶圓完全加載爐管后，逐漸升高爐管的操作溫度至主要熱氧化制作工藝溫度，并持續(xù)通入氮氣或氬氣。然后，在熱氧化制作工藝的溫度下，進行熱氧化制作工藝，并在熱氧化制作工藝期間通入氧氣。其后，逐漸降低爐管的操作溫度，并由爐管取出晶圓。
綜上所述，本發(fā)明的重要特征在于在晶圓加載以及爐管升溫期間中，在爐管中通入大流量的氮氣或氬氣，因此能夠有效的將氧氣以及水氣由爐管中驅離，得以避免硅化金屬層與氧氣/水氣反應，進而避免在晶圓上產(chǎn)生突起等的缺陷。
而且，本發(fā)明以低于熱氧化制作工藝操作溫度的一定范圍的溫度加載晶圓，而能夠有效的提高晶圓的合格率。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖
，作詳細說明。
308穿隧層310浮柵312介電層314控制柵由于在此晶圓加載步驟102中，在爐管中通入大流量的氮氣或氬氣，因此能夠有效的將氧氣以及水氣由爐管中驅離，而得以避免公知硅化金屬層與氧氣/水氣反應。
步驟104逐漸升高爐管的溫度至主要熱氧化制作工藝溫度，其中此主要熱氧化制作工藝溫度為公知一般進行熱氧化制作工藝所使用的溫度，例如是攝氏800度左右。并且，在此步驟104的進行期間，持續(xù)的通入第一氣體，所通入的氣體流量為30至45升/分鐘左右。
步驟106進行熱氧化制作工藝，以進行晶圓表面的氧化反應。其中此主要熱氧化制作工藝溫度即為步驟104中所到達的溫度。并且，在熱氧化制作工藝的操作期間，在爐管中提供第二氣體，其中此第二氣體例如是氧化反應所需的氧氣，或是氧氣/氫氣，抑或是氧氣/氫氣/氮氣等混合氣體。而且，在此熱氧化制作工藝的操作期間，停止第一氣體對爐管的供應。
步驟108逐漸降低爐管的溫度，并且在此降低爐管溫度的期間恢復通入第一氣體，此時所通入第一氣體的流量，低于步驟102(晶圓加載期間)以及步驟104(爐管升溫期間)所通入第一氣體的流量。而且，在此降低爐管溫度的期間停止第二氣體對爐管的供應。
步驟110由爐管中取出晶圓。
請參照圖2以及圖3，圖2以及圖3所繪示分別為以本發(fā)明較佳實施例的熱氧化制作工藝，在罩幕式只讀存儲單元以及閃存上形成存儲單元再氧化層的剖面示意圖，如圖2所示，此罩幕式只讀存儲單元已形成有基底200、柵極結構202、源極區(qū)204、漏極區(qū)206，尚且柵極結構由柵介電層208、柵極導體層210、硅化金屬層212所構成。接著，再使用本發(fā)明的熱氧化制作工藝形成存儲單元再氧化層214，并覆蓋于整個柵極結構202以及源極區(qū)204、漏極區(qū)206之上。
并且，如圖3所示，此閃存已形成有基底300、柵極結構302、源極區(qū)304、漏極區(qū)306，尚且柵極結構由穿隧層308、浮柵層310、介電層312、控制柵層314所構成。接著，再使用本發(fā)明的熱氧化制作工藝形成存儲單元再氧化層316則覆蓋于整個柵極結構302以及源極區(qū)304、漏極區(qū)306之上。
接著，請參照表1，表1所示為在不同的晶圓加載溫度下，對晶圓合格率的影響比例(yield impact ratio)。
表1

經(jīng)過上述表1的結果可知，當晶圓加載時的溫度為攝氏400度時，對合格率的影響比率為2.2％，在晶圓加載時的溫度為攝氏550度時，對合格率的影響比率為4.1％，而在晶圓加載時的溫度為攝氏700度時，對合格率的影響比率升高至7.4％。因此，當晶圓加載時的溫度為低于熱氧化制作工藝操作溫度時，能夠有效的提高晶圓的合格率。
在上述較佳實施例中，使用本發(fā)明的熱氧化制作工藝，在罩幕式只讀存儲單元以及閃存上形成存儲單元再氧化層。然而本發(fā)明并不限定于此，也可以應用在任何需要使用熱氧化法以形成氧化層的地方。
綜上所述，本發(fā)明的重要特征在于在晶圓加載步驟以及爐管逐漸升溫期間，在爐管中通入大流量的氮氣或氬氣，因此能夠有效的將氧氣以及水氣由爐管中驅離，而得以避免公知硅化金屬與氧氣/水氣反應，進而得以避免在晶圓上產(chǎn)生突起的缺陷。
而且，本發(fā)明以低于熱氧化制作工藝操作溫度的一定范圍的溫度加載晶圓，而能夠有效的提高晶圓的合格率。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視申請專利范圍界定為準。
權利要求
1.一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于該制作工藝包括下列步驟在攝氏400度至攝氏600度的溫度下，將該晶圓加載一爐管中，并通入流量為30至45升/分鐘左右的一第一氣體；在該晶圓完全加載該爐管后，逐漸提高該爐管的操作溫度至一主要熱氧化制作工藝溫度，并持續(xù)通入該第一氣體；在該主要熱氧化制作工藝溫度下，進行一熱氧化制作工藝，并于該熱氧化制作工藝期間通入一第二氣體；逐漸降低該爐管的操作溫度；由該爐管取出該晶圓。
2.如權利要求1所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第一氣體包括一氮氣。
3.如權利要求2所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該氮氣的濃度為大于99.99％。
4.如權利要求1所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第一氣體包括一氬氣。
5.如權利要求4所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該氬氣的濃度為大于99.99％。
6.如權利要求1所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第二氣體選自氧氣、氧氣/氫氣以及氧氣/氫氣/氮氣所組的族群。
7.如權利要求1所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中在該熱氧化制作工藝期間，停止該第一氣體對該爐管的供應。
8.如權利要求1所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中在逐漸降低該爐管操作溫度的期間，恢復該第一氣體對該爐管的供應，并停止該第二氣體對該爐管的供應。
9.一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于該制作工藝包括下列步驟在低于一主要熱氧化制作工藝溫度的一第一溫度下，將該晶圓加載一爐管中，并通入流量足以驅離該爐管中水氣以及氧氣的一第一氣體；在該晶圓完全加載該爐管后，逐漸提高該爐管的操作溫度至該主要熱氧化制作工藝溫度，并持續(xù)通入該第一氣體；在該主要熱氧化制作工藝溫度下，進行一熱氧化制作工藝，并在該熱氧化制作工藝期間通入一第二氣體；逐漸降低該爐管的操作溫度；由該爐管取出該晶圓。
10.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第一溫度為攝氏400度至攝氏600度左右。
11.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該流量足以驅離該爐管中水氣以及氧氣的該第一氣體的流量為30至45升/分鐘。
12.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第一氣體包括一氮氣。
13.如權利要求12所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該氮氣的濃度為大于99.99％。
14.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第一氣體包括一氬氣。
15.如權利要求14所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該氬氣的濃度為大于99.99％。
16.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中該第二氣體選自氧氣、氧氣/氫氣以及氧氣/氫氣/氮氣所組的族群。
17.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中在該熱氧化制作工藝期間，停止該第一氣體對該爐管的供應。
18.如權利要求9所述的半導體晶圓的熱氧化制作工藝，其特征在于其中在逐漸降低該爐管操作溫度的期間，恢復該第一氣體對該爐管的供應，并停止該第二氣體對該爐管的供應。
全文摘要
一種半導體晶圓的熱氧化制作工藝，此制作工藝首先在低于主要熱氧化制作工藝溫度的一溫度之下，將晶圓加載爐管中，并且，通入足以驅離爐管中水氣以及氧氣的大流量的氮氣或氬氣。接著在晶圓完全加載爐管后，逐漸升高爐管的操作溫度至主要熱氧化制作工藝溫度，并持續(xù)通入氮氣或氬氣。然后，在主要熱氧化制作工藝溫度下，在爐管中通入氧氣，并進行熱氧化制作工藝。其后，逐漸降低爐管的操作溫度，并由爐管取出晶圓。
文檔編號H01L21/02GK1428824SQ0114346
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權日2001年12月28日
發(fā)明者何達能, 俞文光, 王明信, 孫童基 申請人:旺宏電子股份有限公司