專利名稱：氧化硅制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化硅制備方法，尤其涉及一種于硅襯底上制作二氧化硅層的陽極氧化制備方法。
背景技術(shù)：
在微電子學(xué)領(lǐng)域，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，高質(zhì)量的超薄柵極氧化層成為改善晶體管性能的關(guān)鍵。半導(dǎo)體制造工藝中超薄柵極氧化層主要是二氧化硅層，其直接形成于硅襯底。早期，超薄柵極氧化層的形成方法主要包括熱氧化法(Thermal Oxidation)、化學(xué)氣相沉積法(Chemical VaporDeposition，CVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)以及液相沉積法(Liquid Phase Deposition，LPD)。其中，熱氧化法需要在極高的溫度環(huán)境下進(jìn)行，對環(huán)境要求頗高。CVD，PECVD與LPD雖然能夠克服以上缺點，卻很難形成均一厚度的氧化硅層，且形成過程緩慢耗時。
陽極氧化法的發(fā)現(xiàn)使制作更高質(zhì)量的柵極氧化層成為可能。1956年A.Uhlir與D.R.Turner首次借助于在氫氟酸(HF)溶液中對硅襯底進(jìn)行陽極氧化制備得到多孔二氧化硅層，其制作方法是將一對電極置于HF溶液的工藝槽中，硅襯底被設(shè)置于兩電極之間，并在電極之間通以電流，二氧化硅層即形成于硅襯底上。然而，此種陽極氧化形成二氧化硅的技術(shù)雖然較傳統(tǒng)的熱氧化以及化學(xué)氣相沉積法技術(shù)有著均勻性更佳的優(yōu)點，但該陽極氧化方法制程時間較長，同時，陽極的金屬元素會溶解于HF溶液中并在二氧化硅的形成過程中沾污硅襯底，該二氧化硅層的純度與密度都受到影響。
美國專利第5,736,454號揭示一種通過陽極氧化形成二氧化硅層以制作晶體管薄柵極氧化層的工藝方法，其將硅襯底作為陽極電極與金屬鉑質(zhì)陰極電極同時置于電解液中，通入直流電源一段時間后經(jīng)過陽極氧化反應(yīng)形成二氧化硅層于硅襯底。由于其電解液是采用純水，同時直接采用硅襯底作為陽極電極，該方法能夠有效地克服以金屬作為陽極溶解于HF電解液對形成二氧化硅層的影響。然而，由于純水中離子能量不夠，此種陽極氧化法的制程時間仍然較長，且由于離子活性低，其所形成的二氧化硅層與硅襯底之間的界面接觸卻會變差，容易脫落。
因此，提供一種制程時間短且能在硅襯底均勻形成穩(wěn)定的二氧化硅層的氧化硅制備方法成為必要。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種制程時間短且能在硅襯底均勻形成穩(wěn)定的二氧化硅層的氧化硅制備方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種氧化硅制備方法，其包括以下步驟提供一具有清潔拋光面的硅襯底；提供一注有電解液的陽極氧化槽；提供一鉑片置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陰極電極；將上述硅襯底置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陽極電極，硅襯底的拋光面與陰極電極相對；以直流電源連接兩電極，并以紫外線照射陽極氧化槽內(nèi)的電解液反應(yīng)預(yù)定時間；將硅襯底取出進(jìn)行清洗、干燥、冷卻后制得成品。
其中，本發(fā)明的氧化硅制備方法所選用的電解液為去離子水，直流電源的電流密度為1～100μAcm-2，反應(yīng)時間為5～30分鐘，所形成的二氧化硅層的厚度為100～1000埃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的氧化硅制備方法由于在進(jìn)行陽極氧化時加以紫外線照射去離子水，使得去離子水電解后產(chǎn)生的離子能夠獲得額外的能量，并在與硅襯底的硅原子反應(yīng)時能產(chǎn)生更完整的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，減少二氧化硅層與硅襯底間界面的缺陷，進(jìn)而能夠減少漏電流，改善陽極氧化的質(zhì)量。此外，由于紫外線的照射使得水中離子獲得較高能量，亦會使得整個陽極氧化反應(yīng)的速率增加，從而能夠減少陽極氧化所需時間。

圖1是本發(fā)明氧化硅制備方法的流程示意圖。
圖2是本發(fā)明氧化硅制備方法所使用的設(shè)備的示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
請參閱圖1，本發(fā)明提供一種氧化硅制備方法，其包括以下步驟步驟100是提供一具有一清潔拋光面的硅襯底，其可將硅襯底的一面拋光后用去離子水進(jìn)行洗滌；步驟200是提供一陽極氧化槽，陽極氧化槽內(nèi)注入有電解液，該電解液為去離子水；步驟300是提供一鉑金屬片電極置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陰極電極，該鉑金屬片電極電性連接直流電源的負(fù)極；步驟400是將上述硅襯底置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陽極電極，其中，該硅襯底的拋光面與陰極電極相對，該硅襯底電性連接直流電源的正極；步驟500是接通直流電源，同時以紫外線照射陽極氧化槽內(nèi)的電解液以增加水中離子能量反應(yīng)預(yù)定時間，其中，該直流電源輸出的電流密度為1～100μAcm-2；步驟600是將形成有二氧化硅層的硅襯底從陽極氧化槽中取出進(jìn)行清洗、干燥、冷卻后制得成品。
其中，整個陽極氧化反應(yīng)的時間為5～30分鐘，二氧化硅層的厚度為100～1000埃。
請參閱第二圖，本發(fā)明于硅襯底制作二氧化硅層的陽極氧化方法是采用現(xiàn)有的陽極氧化設(shè)備10，其包括一陽極氧化槽11，其中注入有電解液12，本發(fā)明的電解液是采用去離子水；一硅襯底14與鉑片13分別作為陽極電極與陰極電極置于電解液12中，其中硅襯底14相對于鉑片13的一面事先經(jīng)過拋光清洗；一直流電源15，其正極電性連接硅襯底14，負(fù)極連接鉑片13，該直流電源可以提供穩(wěn)定的直流電，其電流密度為1～100μAcm-2。在二氧化硅層的形成過程中，以紫外線16均勻照射陽極氧化槽11中的電解液12，當(dāng)直流電源15接通時，去離子水由于電解作用分解成氫離子(H+)與具有強(qiáng)氧化作用的氫氧根離子(OH-)。由于硅襯底14連接直流電源15的正極，氫氧根離子(OH-)受到硅襯底14上的正電壓吸引而飄移過去，進(jìn)而與硅襯底上的硅原子進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成二氧化硅。
本發(fā)明的氧化硅制備方法由于在進(jìn)行陽極氧化時加以紫外線照射去離子水，使得去離子水電解后產(chǎn)生的離子能夠獲得額外的能量，并在與硅襯底的硅原子反應(yīng)時能產(chǎn)生更完整的鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，減少二氧化硅層與硅襯底間界面的缺陷，進(jìn)而能夠減少漏電流，改善陽極氧化的質(zhì)量。此外，由于紫外線的照射使得水中離子獲得較高能量，亦會使得整個陽極氧化反應(yīng)的速率增加，從而能夠減少陽極氧化所需時間。
權(quán)利要求
1.一種氧化硅制備方法，其包括以下步驟提供一具有清潔拋光面的硅襯底；提供一注有電解液的陽極氧化槽；提供一鉑片置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陰極電極；將上述硅襯底置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陽極電極，硅襯底的拋光面與陰極電極相對；以直流電源連接兩電極，并以紫外線照射陽極氧化槽內(nèi)的電解液反應(yīng)預(yù)定時間；將硅襯底取出進(jìn)行清洗、干燥、冷卻后制得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的氧化硅制備方法，其特征在于該電解液為去離子水。
3.如權(quán)利要求1所述的氧化硅制備方法，其特征在于該預(yù)定時間為5～30分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的氧化硅制備方法，其特征在于該直流電源輸出的電流密度為1～100μAcm-2。
5.如權(quán)利要求1所述的氧化硅制備方法，其特征在于該二氧化硅層的厚度為100～1000埃。
全文摘要
一種氧化硅制備方法，其包括以下步驟提供一具有清潔拋光面的硅襯底；提供一注有電解液的陽極氧化槽；提供一鉑片置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陰極電極；將上述硅襯底置于陽極氧化槽內(nèi)電解液中作為陽極電極，硅襯底的拋光面與陰極電極相對；以直流電源連接兩電極，并以紫外線照射陽極氧化槽內(nèi)的電解液反應(yīng)預(yù)定時間；將硅襯底取出進(jìn)行清洗、干燥、冷卻后制得成品。
文檔編號H01L21/316GK1797714SQ200410091899
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月25日
發(fā)明者廖偉見, 李欣和 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司