專利名稱：具有多重柵極氧化物厚度的半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含設(shè)計(jì)用于不同工作電壓的各種晶體管的超大規(guī)模集成的(VLSI)半導(dǎo)體器件。本發(fā)明尤其可應(yīng)用于制造包含具有優(yōu)化來預(yù)設(shè)計(jì)晶體管性能的厚度的各柵極氧化物的晶體管的模塊化半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
對(duì)縮減半導(dǎo)體器件的不懈追求繼續(xù)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料和制造技術(shù)的極限。傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件通常包含在共用半導(dǎo)體襯底內(nèi)或其上的多個(gè)有源器件。各種晶體管被設(shè)計(jì)用于不同的工作電壓。因此，傳統(tǒng)方法尋求提供具有取決于具體晶體管性能的不同柵極氧化物厚度的晶體管。該不同性能的特征通常包括不同的工作電壓和因之不同的柵極氧化物厚度。通常，工作在高電壓下的晶體管需要較厚的柵極氧化物層；然而，設(shè)計(jì)用于較低工作電壓的晶體管需要較薄的柵極氧化物層。
用來制造具有不同柵極氧化物厚度的晶體管的傳統(tǒng)方法產(chǎn)生具有缺陷的較差品質(zhì)的薄柵極氧化物層。這些缺陷一般不能通過退火除去，因此產(chǎn)生可靠性問題，如柵極泄露或柵極氧化物擊穿。用來制造具有不同柵極氧化物厚度的該傳統(tǒng)方法通常涉及過多的加工步驟，負(fù)面影響雜質(zhì)摻雜特性，并隨后影響工作電壓，需要更改裝配線設(shè)備，并且負(fù)面影響關(guān)鍵的柵極氧化物，即用于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的薄柵極氧化物或用于EEPROM工藝的溝道氧化物(tunnel oxide)。該傳統(tǒng)方法包括形成薄氮化硅層、氮植入和等離子體暴露。
因此，存在對(duì)能夠制造含有多重柵極氧化物厚度的晶體管的半導(dǎo)體器件的有效方法的需求，該半導(dǎo)體器件具有低熱累積、最小摻雜物擴(kuò)散、已有晶體管電參數(shù)的可忽略的漂移、對(duì)于柵極氧化物厚度的寬適應(yīng)性，并且不需要特殊的設(shè)備或技術(shù)，如氮植入或等離子體工藝。存在對(duì)能夠制造包含各種晶體管的半導(dǎo)體器件的這種方法的普遍需求，所述晶體管具有精確適應(yīng)不同工作電壓的厚度的柵極氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述的半導(dǎo)體器件包含具有不同柵極氧化物厚度的晶體管。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述的半導(dǎo)體器件包含具有分別適應(yīng)于具體工作電壓的柵極氧化物厚度的晶體管。
本發(fā)明的額外優(yōu)點(diǎn)和其他方面以及特征將在以下描述中得以闡明，并且對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，當(dāng)分析以下內(nèi)容或可從本發(fā)明的方法中得到教導(dǎo)時(shí)將部分變得明顯。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可如所附權(quán)利要求所具體指出的那樣來實(shí)現(xiàn)和獲得。
根據(jù)本發(fā)明，前述和其他優(yōu)點(diǎn)部分地通過制造含有多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法來獲得，所述方法包括在半導(dǎo)體襯底的表面中形成絕緣區(qū)域以隔離其中將形成晶體管的多個(gè)有源區(qū)域；在包括第一和第二有源區(qū)域的有源區(qū)域上以第一厚度沉積氧化物層；從第二有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物層；以及熱氧化襯底表面以在第二有源區(qū)域上以小于第一厚度的第二厚度形成熱氧化物層。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述的半導(dǎo)體器件包含在襯底表面上具有不同柵極氧化物厚度的多個(gè)晶體管，所述方法包括在其中將形成晶體管的多個(gè)有源區(qū)域上沉積第一氧化物層；從至少一個(gè)有源區(qū)域選擇性除去沉積的第一氧化物層，以在第一有源區(qū)域上保留第一沉積氧化物層；以及熱氧化襯底表面，以在至少一個(gè)有源區(qū)域上形成熱氧化物層。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括雙柵極氧化物流程，其包括如通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPDVD)在第一和第二有源區(qū)域初始沉積柵極氧化物層，從第二有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物，并且隨后進(jìn)行熱氧化以在第二有源區(qū)域上形成比所沉積的柵極氧化物層更薄的較薄熱氧化物層。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過其間有選擇性蝕刻的多次氧化物沉積和/或其間有蝕刻的多次熱氧化來形成三個(gè)或更多的具有不同厚度的柵極氧化物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的三柵極氧化物流程包括如通過LPDVD，如以約200-約2000的厚度沉積初始柵極氧化物層，從第二和第三有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物，在第一有源區(qū)域保留沉積的氧化物，進(jìn)行第一熱氧化以在第二和第三有源區(qū)域如以約50-約200的厚度形成熱氧化物層，從第三有源區(qū)域選擇性除去第一熱氧化物，隨后進(jìn)行第二熱氧化以在第三有源區(qū)域上形成第二熱氧化物層。在熱氧化期間，將雜質(zhì)趕出初始沉積的氧化物層，從而使沉積的氧化物層致密化，隨后增加最多約10％的厚度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的三柵極氧化物流程包括多次氧化物沉積。第一氧化物層初始沉積在第一、第二和第三有源區(qū)域上，隨后將其從第二和第三有源區(qū)域選擇性除去。然后將第二氧化物層沉積在第一、第二和第三有源區(qū)域上，并且將其從第三有源區(qū)域選擇性除去。接著進(jìn)行熱氧化以在第三有源區(qū)域中形成相對(duì)薄的熱柵極氧化物。
由只是通過說明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式來表現(xiàn)和描述本發(fā)明的實(shí)施方案的下文詳述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和方面對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。正如將描述的，本發(fā)明具有其他或不同的實(shí)施方案的能力，并且在均不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，其某些細(xì)節(jié)允許在各種明顯的方面進(jìn)行更改。因此，附圖和說明將在本質(zhì)上被視為是說明性的，而非限制性的。


圖1A-1E示意性示出相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)單柵極氧化物流程的本發(fā)明的雙柵極氧化物流程的實(shí)施方案。
圖2A-2F示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案與三柵極氧化物流程一致的順序步驟。
圖3A-3G示意性示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的三柵極氧化物流程的順序相。
在圖1A-1E、圖2A-2F和圖3A-3G中，用相同的附圖標(biāo)記指示相同的特征或元件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明處理并解決伴隨制造包含具有不同柵極氧化物厚度的多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法的限制，所述柵極氧化物厚度取決于特定晶體管的性能需求。本發(fā)明提供能夠制造各自適應(yīng)于特定工作電壓的多重柵極氧化物厚度的方法。本發(fā)明提供能夠制造具有不同厚度柵極氧化物的任意數(shù)量的晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，將多重柵極氧化物厚度集成在單晶片上，其中更薄的氧化物被設(shè)計(jì)用于在較低電壓下工作的晶體管；而較厚的氧化物被用來設(shè)計(jì)用于較高電壓工作的晶體管。本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過在形成熱氧化物的熱氧化進(jìn)行之前，通過初始沉積氧化物來制造具有多個(gè)柵極氧化物的晶體管?？梢圆迦胫旅芑嘶鸷臀g刻以從將形成較薄柵極氧化物的設(shè)計(jì)區(qū)域除去氧化物，從而進(jìn)行多次氧化物層的沉積和/或多次熱氧化。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，退火和熱氧化有利于沉積的氧化物的致密化，從而設(shè)定目標(biāo)最終厚度。在熱氧化期間，密度增加，從而變得與熱生長(zhǎng)的氧化物相當(dāng)，并且其厚度最多增加約10％。一般，沉積氧化物表現(xiàn)出略微高于熱氧化物的折射率。在隨后的致密化退火期間，沉積物的折射率通常下降至略微低于熱氧化物器件，并隨后在熱氧化過程中增加。
單一和多次氧化物沉積與單一或多次熱氧化的任意組合可被用以實(shí)現(xiàn)多重柵極氧化物厚度，從而提供對(duì)于不同柵極氧化物厚度數(shù)量的極大適應(yīng)性以及擴(kuò)大柵極氧化物厚度的窗口和其間的差值。有利的是熱氧化之前的氧化物沉積涉及低熱累積、最小摻雜物擴(kuò)散，并導(dǎo)致已有晶體管電參數(shù)的可忽略的漂移。本發(fā)明的實(shí)施方案能夠形成任意厚度的柵極氧化物層。有利的是，不需要特殊的設(shè)備和技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的工藝流程兼容于現(xiàn)有的單和雙柵極氧化物流程。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，可通過任意的各種傳統(tǒng)沉積技術(shù)來沉積初始沉積的氧化物，所述傳統(tǒng)沉積技術(shù)包括各種形式的化學(xué)氣相沉積(CVD)，如LPCVD、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和亞常壓化學(xué)氣相沉積(SACVD)。沉積可以在約300℃直至約950℃的溫度下進(jìn)行。例如，可以使用二氯硅烷和氧在約650℃-約950℃的溫度范圍下沉積氧化硅。沉積期間，希望控制反應(yīng)物的流動(dòng)以降低沉積速率，從而提高沉積的氧化物層的品質(zhì)。熱氧化可以在氧環(huán)境，如以氮?dú)庀♂尰蛟谡羝邢♂尩难鯕庵?，通常在約800℃-約1100℃的溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明不限于形成任意特定數(shù)量的具有不同厚度的柵極氧化物，但包含具有各種不同厚度的多重柵極氧化物。可以通過在受控條件下進(jìn)行一次或多次氧化物沉積和/或一次或多次熱氧化來在戰(zhàn)略上設(shè)計(jì)柵極氧化物的數(shù)量及其厚度范圍。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的雙柵極氧化物流程示意性地示于圖1A-1E，顯示在左手側(cè)，相對(duì)地標(biāo)準(zhǔn)單柵極氧化物流程示于右手側(cè)。參照?qǐng)D1A，可以作為傳統(tǒng)場(chǎng)氧化物區(qū)域或淺溝道隔離區(qū)域的隔離區(qū)域11形成在襯底10中，分別隔離第一和第二有源區(qū)域12和13，并且犧牲(sacrificial)氧化物14形成在其中。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單柵極氧化物流程，犧牲氧化物14形成在襯底10A上由絕緣區(qū)域11A隔離的有源區(qū)域12A中。如圖1B所示意性示出，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的雙柵極氧化物流程中如同在標(biāo)準(zhǔn)單柵極氧化物流程中一樣從有源區(qū)域除去犧牲氧化物層14、14A。
根據(jù)本發(fā)明所示的實(shí)施方案，如通過LPCVD分別在第一和第二有源區(qū)域12、13中沉積氧化物層15，如氧化硅。隨后如通過使用傳統(tǒng)光刻法和蝕刻技術(shù)，如氫氟酸溶液，來從第二有源區(qū)域13選擇性除去氧化物層15，得到圖1D所示的中間結(jié)構(gòu)。沉積的氧化物15通常形成約200-約2000的厚度。接著，如圖1E所示，進(jìn)行熱氧化，導(dǎo)致形成熱氧化物層17，其厚度約50-約600，但小于沉積的氧化物膜15的厚度。在該熱氧化期間，原始沉積的氧化物膜15的厚度增加至多10％，能夠通過控制熱氧化程度來精確調(diào)節(jié)氧化物層16和氧化物層17二者的最終厚度。在右手側(cè)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單柵極氧化物流程，將形成單熱氧化物層17A。
接著，如在傳統(tǒng)實(shí)施中，如通過沉積柵電極層、執(zhí)行傳統(tǒng)光刻法和蝕刻技術(shù)、以及形成源極/漏極區(qū)域來在第一和第二有源區(qū)域中形成晶體管，為了便于說明未示出傳統(tǒng)步驟。形成在第一有源區(qū)域12中的晶體管將被用于最高約40伏的高工作電壓下，而形成在第二有源區(qū)域13中的晶體管將被用于最高約5.5伏的較低工作電壓下。在作為選擇的實(shí)施方案中，熱氧化物17可生長(zhǎng)至厚度最高約600，因此可被用于設(shè)計(jì)中間工作電壓最高為約13.6-約15伏的晶體管。
本發(fā)明的實(shí)施方案并未被限定于雙柵極氧化物流程，但可被用于形成任意數(shù)量的具有適合不同晶體管性能要求的不同厚度的柵極氧化物。本發(fā)明的三柵極氧化物流程實(shí)施方案可利用單柵極氧化物流程和多次熱氧化來執(zhí)行，如圖2A-2F示意性所示。參照?qǐng)D2A，第一有源區(qū)域21、第二有源區(qū)域22和第三有源區(qū)域23形成在由隔離區(qū)域25所限定的襯底20中。犧牲氧化物24形成在第一、第二和第三有源區(qū)域中并且隨后被除去，與傳統(tǒng)方法相一致。而后如通過LPCVD以約200-約2000的厚度，例如以約850的厚度沉積氧化物層26，如圖2B所示。接著將沉積的氧化物層進(jìn)行致密化退火。例如，可將沉積的氧化物層在干燥的氧環(huán)境或干燥的氮環(huán)境中于約1000℃的溫度下退火約30分鐘。通常，在干燥的氧環(huán)境下退火增加沉積氧化物的厚度。在干燥氧環(huán)境下致密化退火期間，初始沉積的氧化物層26的厚度明顯增加如約200-250，這等于增加了約29％。然而，在干燥的氮環(huán)境下退火期間，該初始沉積的氧化物略微縮減。在致密化退火期間使用干燥的氧或氮環(huán)境有利于調(diào)節(jié)第一柵極氧化物層的最終厚度。
接著將最終成為第一或非常厚的柵極氧化物的沉積氧化物26通過蝕刻而被圖案化，從而如通過傳統(tǒng)光刻(抗蝕掩膜)和蝕刻技術(shù)從分別需要中等厚和薄的柵極氧化物的第二有源區(qū)域22和第三有源區(qū)域23將其除去，在設(shè)計(jì)用于需要較高工作電壓的晶體管的第一有源區(qū)域21中留有致密的沉積氧化物26。
隨后用傳統(tǒng)方式如使用熱硫酸將在圖案化期間所用的抗蝕掩膜剝除。隨后進(jìn)行預(yù)清洗，期間約50的熱氧化物被除去。
接著，如圖2D所示，如通過在有氯存在的干燥氧環(huán)境下于約1000℃的溫度下加熱，生長(zhǎng)第一熱氧化物層27至50-約600，例如480的厚度。該熱氧化期間，沉積氧化物26的密度增加，并且其厚度增加至多約10％。
接著，如圖2E所示，采用傳統(tǒng)光刻(抗蝕掩膜)和蝕刻技術(shù)通過蝕刻來圖案化熱氧化物27，以從需要薄柵極氧化物的第三有源區(qū)域23將其選擇性除去。以傳統(tǒng)方式如使用熱硫酸將在圖案化期間所用的抗蝕掩膜除去，隨后預(yù)清洗除去約50的熱氧化物。
接著進(jìn)行第二熱氧化，以在第三有源區(qū)域23中形成第二熱氧化物層28，如圖2F所示意性示出。如通過在干燥氧中于約920℃的溫度下形成第二熱氧化物層28為約50-約300，例如140的厚度。該熱氧化期間，第一熱氧化物27的厚度增加，增加厚度的熱氧化物膜由附圖標(biāo)記27A示出。此外，有源區(qū)域21中的柵極氧化物的厚度進(jìn)一步增加，得到由附圖標(biāo)記26B所示出的柵極氧化物。隨后使用為求方便而未示出的傳統(tǒng)方法分別在第一有源區(qū)域21、第二有源區(qū)域22和第三有源區(qū)域23中形成第一、第二和第三晶體管。柵極氧化物26B通常具有約200-約2000，例如1350的厚度，并且形成于其上的晶體管通常被設(shè)計(jì)用于最高約40伏的高工作電壓。柵極氧化物27A通常具有約300-約1000，例如500的中等厚度，并且形成于其上的晶體管通常被設(shè)計(jì)用于最高約15伏的中等工作電壓。熱柵極氧化物28可具有約50-約300，例如140的厚度，且形成于其上的晶體管適合于涉及通常約3伏至約6伏，如5伏的較低工作電壓的大多數(shù)模擬過程。
在干燥的氧或干燥的氮中可以實(shí)現(xiàn)氧化物層沉積之后的致密化退火。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在干燥的氧環(huán)境中的致密化退火增加初始沉積氧化物厚度約200至約250，從而有利于實(shí)現(xiàn)理想適合40伏應(yīng)用的1350+/-100的最終目標(biāo)厚度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明在干燥氮中進(jìn)行致密化退火時(shí)，沉積的氧化物膜表現(xiàn)出厚度減少約50?；蚣s4％。因此，當(dāng)在干燥的氮環(huán)境中進(jìn)行致密化時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方案包括將初始氧化物層沉積得更厚，如約1150，從而有利于實(shí)現(xiàn)用于40伏應(yīng)用的1350的目標(biāo)厚度。
生長(zhǎng)的氧化硅層通常表現(xiàn)出比大多數(shù)沉積的氧化物膜更高的完整性，一般具有比沉積的氧化物膜明顯更高的均勻性、更少的缺陷和高介電強(qiáng)度。熱氧化物膜的折射率通常為1.462。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明沉積的氧化物通常表現(xiàn)出略高于熱氧化物的折射率。例如，在沉積的具有約1200厚度的氧化物層中，折射率約為1.461-1.475。在干燥的氧中，如于約1000℃下致密化退火期間，折射率一般下降至約1.444-1.463，而在干燥氮中，如于約1000℃的溫度下的致密化退火一般會(huì)使折射率下降至約1.447-1.459。然而，熱氧化期間，沉積氧化物的折射率通常增加至約1.463-1.468，表示高完整性的厚柵極氧化物層。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案示意性示于圖3A-3G中，包括具有多個(gè)沉積氧化物的三柵極氧化物流程。參照?qǐng)D3A，第一、第二和第三有源區(qū)域31、32和33分別形成在半導(dǎo)體襯底30中并且由絕緣隔離區(qū)域34所限定。犧牲氧化物35生長(zhǎng)于其上并隨后被除去，如圖3B所示，與傳統(tǒng)方法相一致。如通過LPCVD在第一、第二和第三有源區(qū)域31、32、33上以約200至約1000的厚度沉積第一柵極氧化物層35，如圖3C所示。隨后如在干燥氧或干燥氮中進(jìn)行致密化退火。
接著采用傳統(tǒng)光刻(抗蝕掩膜)和蝕刻技術(shù)，利用蝕刻來圖案化第一沉積柵極氧化物層35，以從第二有源區(qū)域32和第三有源區(qū)域33將其除去，在第一有源區(qū)域31中留有第一沉積柵極氧化物層35，如圖3D所示。如使用熱硫酸剝除抗蝕劑，隨后進(jìn)行預(yù)清洗。
接著，分別在第一有源區(qū)域35中的第一沉積氧化物層36上和第二和第三有源區(qū)域32和33上沉積第二柵極氧化物層37，如圖3E所示。第二沉積氧化物層37也可以沉積為約200-約1000的厚度。接著，在干燥氧或干燥氮中進(jìn)行致密化退火。本發(fā)明的實(shí)施方案包括在沉積第一和第二氧化物層的其中之一之后的致密化退火，或在第一和第二氧化物層均被沉積之后進(jìn)行單一致密化退火。
接著，如圖3F所示意性示出，利用蝕刻如通過傳統(tǒng)光刻(抗蝕掩膜)和蝕刻來圖案化第二沉積氧化物37，以從第三有源區(qū)域33將其除去。隨后如利用熱硫酸將抗蝕掩膜除去，之后預(yù)清洗。
在此，第一有源區(qū)域31中的總柵極氧化物厚度為第一和第二致密沉積氧化物層36和37的厚度的和，而第二有源區(qū)域32中的柵極氧化物層的厚度等于第二致密沉積氧化物層37的厚度。隨后進(jìn)行熱氧化，以在第三有源區(qū)域33中形成厚度為約50-約600的熱氧化物層38。該熱氧化期間，第一有源區(qū)域31和第二有源區(qū)域32中的柵極氧化物進(jìn)一步致密化并且厚度增加，得到第一有源區(qū)域31中的熱氧化物層36A和第二有源區(qū)域32中的熱氧化物層37A。接著，如在前述實(shí)施方案中一樣，分別在第一、第二和第三有源區(qū)域31、32和33中的柵極氧化物層36A、37A和38上，分別形成第一、第二和第三晶體管。形成在第一有源區(qū)域31中的晶體管設(shè)計(jì)具有最高約2000，如約1350的厚度，用于通常最高約40伏的高工作電壓。形成在第二有源區(qū)域32中的第二晶體管具有厚度為約300-約1000，如500的柵極氧化物層37A，設(shè)計(jì)用于通常最高約15伏的中等工作電壓。形成在第三有源區(qū)域33中的第三晶體管通常具有厚度為約50-約300，如140的柵極氧化物，設(shè)計(jì)用于需要通常最高約5伏的低工作電壓的模擬用途。
本發(fā)明的實(shí)施方案還包括形成其中閾電壓可低于1伏的晶體管。該發(fā)明的實(shí)施方案包括相對(duì)于所用的各種柵極氧化物的厚度來調(diào)節(jié)有源區(qū)域中的摻雜。
本發(fā)明提供能夠制造具有適應(yīng)于各晶體管性能的寬范圍柵極氧化物厚度的多個(gè)不同晶體管的方法。有利的是，各柵極氧化物厚度可以通過控制沉積參數(shù)和氧化條件來精密調(diào)節(jié)。有利的是，本發(fā)明能夠采用有效方法制造具有多重氧化物厚度的晶體管，所述的有效方法使用具有最少數(shù)量的加工步驟，同時(shí)使摻雜物擴(kuò)散和關(guān)鍵氧化物的劣化最小。本發(fā)明可應(yīng)用于制造任意不同類型的半導(dǎo)體器件，如各種CMOS、BiCMOS和EPROM器件。本發(fā)明的實(shí)施方案可以利用傳統(tǒng)技術(shù)和在生產(chǎn)速度上滿足自動(dòng)化制造技術(shù)的生產(chǎn)能力需求的設(shè)備來實(shí)施，并且完全兼容用于制造高密度集成半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)工藝流程。
本發(fā)明在制造各種類型的半導(dǎo)體器件方面具有工業(yè)實(shí)用性。本發(fā)明在制造包含具有適應(yīng)于特定性能的不同柵極氧化物厚度的多個(gè)晶體管的微型半導(dǎo)體器件方面具有特殊的工業(yè)實(shí)用性。
在前文中，闡明了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，如具體材料、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)物、工藝等，以提供對(duì)本發(fā)明的更好理解。然而，不采用該具體闡明的細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，沒有詳細(xì)描述公知的工藝材料和技術(shù)，以便不必要地使本發(fā)明變得模糊不清。
在本公開內(nèi)容中僅示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案和僅僅幾個(gè)其通用性的實(shí)施例。應(yīng)該理解本發(fā)明能夠用于各種其它組合和環(huán)境下，并且在本文所表達(dá)的發(fā)明概念的保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行改變或更改。
權(quán)利要求
1.一種制造包含多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在半導(dǎo)體襯底表面形成絕緣區(qū)域，以隔離將形成晶體管的多個(gè)有源區(qū)域；在包括第一和第二有源區(qū)域的有源區(qū)域上以第一厚度沉積氧化物層；從第二有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物層；和熱氧化所述襯底，以在第二有源區(qū)域上以小于第一厚度的第二厚度形成熱氧化物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括熱氧化所述襯底，以形成熱氧化物層并且增加第一有源區(qū)域上的沉積氧化物層的第一厚度至第三厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括通過化學(xué)氣相沉積在300℃和950℃之間的溫度下沉積氧化物層；和在含氧氣氛中，于800℃-1100℃的溫度下熱氧化所述襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括以約200-約2000的第一厚度沉積氧化物層；和以約50-約600的第二厚度形成熱氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括熱氧化所述襯底，以將沉積的氧化物層的第一厚度增加至多約10％到第三厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在第一、第二和第三有源區(qū)域沉積氧化物層；從第二和第三有源區(qū)域選擇性除去所述沉積的氧化物層；熱氧化所述襯底，以在第二和第三有源區(qū)域上以小于第一厚度的第二厚度形成第一熱氧化物層；從第三有源區(qū)域選擇性除去第一熱氧化物層；和熱氧化所述襯底表面，以在第三有源區(qū)域上以小于第一厚度的第三厚度形成第二熱氧化物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括熱氧化所述襯底，以形成第一熱氧化物層并且將第一有源區(qū)域中的沉積氧化物層的第一厚度增加至第四厚度；和熱氧化所述襯底表面，以形成第二熱氧化物層，將第一有源區(qū)域中的沉積氧化物層的第四厚度增加至第五厚度，并且將第二有源區(qū)域中的第一熱氧化物層的第二厚度增加至小于第五厚度的第六厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括第五厚度為約1000-約2000；第六厚度為約300-約600；和第四厚度為約50-約200。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在第一有源區(qū)域中形成具有第三厚度的沉積氧化物層的第一晶體管；和在第二有源區(qū)域中形成具有第二厚度的熱氧化物層的第二晶體管；其中第一晶體管設(shè)計(jì)用于最高為40伏的第一工作電壓；第二晶體管設(shè)計(jì)用于小于第一工作電壓、最高為15伏的第二工作電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括在第一有源區(qū)域中形成包含具有第五厚度的沉積氧化物層的第一晶體管；在第二有源區(qū)域中形成包含具有第六厚度的第一熱氧化物層的第二晶體管；和在第三有源區(qū)域中形成包含具有第三厚度的第二熱氧化物層的第三晶體管；其中第一晶體管設(shè)計(jì)用于最高為40伏的第一工作電壓；第二晶體管設(shè)計(jì)用于小于第一工作電壓、最高為15伏的第二工作電壓；和第三晶體管設(shè)計(jì)用于小于第二工作電壓、最高為5伏的第三工作電壓。
11.一種在襯底表面制造包含具有不同柵極氧化物厚度的多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括在將形成晶體管的多個(gè)有源區(qū)域上沉積第一氧化物層；從至少一個(gè)有源區(qū)域選擇性除去沉積的第一氧化物層，在第一有源區(qū)域上保留第一沉積氧化物層；和熱氧化所述襯底，以在至少一個(gè)有源區(qū)域上形成熱氧化物層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括在選擇性除去沉積的第一氧化物層之后和熱氧化以形成熱氧化物層之前，在第一有源區(qū)域中的第一沉積氧化物層上、在第二有源區(qū)域和至少一個(gè)有源區(qū)域上沉積第二氧化物層；和在熱氧化以形成熱氧化物層之前，從至少一個(gè)有源區(qū)域選擇性除去沉積的第二氧化物層，在沉積的第一氧化物層上和第二有源區(qū)域上保留沉積的第二氧化物層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包括以約200-約2000的厚度沉積第一和第二氧化物層；和以約50-約200的厚度形成熱氧化物層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括在第一有源區(qū)域中形成設(shè)計(jì)用于最高為40伏的第一工作電壓的第一晶體管；在第二有源區(qū)域中形成設(shè)計(jì)用于低于第一工作電壓、最高為15伏的第二工作電壓的第二晶體管；和在至少一個(gè)有源區(qū)域中形成設(shè)計(jì)用于低于第二工作電壓、最高為5伏的第三工作電壓的第三晶體管。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括在選擇性除去沉積的第一氧化物層之后和熱氧化表面之前，沉積至少一個(gè)額外的氧化物層；和在熱氧化之前，從至少一個(gè)有源區(qū)域選擇性除去所述至少一個(gè)額外的氧化物層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括從其它有源區(qū)域選擇性除去熱氧化物層，在至少一個(gè)有源區(qū)域上保留熱氧化物層；和熱氧化所述襯底，以在至少一個(gè)有源區(qū)域上的熱氧化物層上和在其它有源區(qū)域上形成另一熱氧化物層。
17.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括在從第二和第三有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物層之前，在干燥氧和干燥氮中將沉積的氧化物層進(jìn)行致密化退火。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包括在從至少一個(gè)有源區(qū)域選擇性除去沉積的第二氧化物層之前，在干燥氧和干燥氮中將第一和第二氧化物層進(jìn)行致密化退火。
19.一種通過根據(jù)權(quán)利要求10的方法生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件。
20.一種通過根據(jù)權(quán)利要求11的方法生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件。
21.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中第一、第二和第三晶體管的每一個(gè)均具有小于1伏的閾電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中第一和第二晶體管的每一個(gè)都具有小于1伏的閾電壓。
23.據(jù)據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中第一、第二和第三晶體管的每一個(gè)均具有小于1伏的閾電壓。
全文摘要
通過調(diào)節(jié)柵極氧化物層的厚度以適應(yīng)特定的工作電壓來優(yōu)化各種晶體管的各性能。實(shí)施方案包括通過初始沉積一個(gè)或多個(gè)其間有蝕刻的柵極氧化物層，從將要形成具有較薄柵極氧化物的晶體管的有源區(qū)域除去沉積的氧化物，以形成具有不同柵極氧化物厚度的晶體管，接著進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)熱氧化步驟。實(shí)施方案包括通過初始沉積氧化物膜，從將要形成具有較薄柵極氧化物的低壓晶體管的有源區(qū)域選擇性除去沉積的氧化物，以形成包含具有兩個(gè)不同的柵極氧化物厚度的晶體管的半導(dǎo)體器件，隨后進(jìn)行熱氧化。
文檔編號(hào)H01L21/8234GK1722407SQ20051008042
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者弗朗索瓦·赫伯特, 薩曼·阿赫桑 申請(qǐng)人:凌特公司