專利名稱：溝槽型雙層?xùn)舖os結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
在功率器件中，溝槽型雙層?xùn)殴β蔒OS器件具有擊穿電壓高，導(dǎo)通電阻低，開關(guān)速 度快的特性。通常，第一層多晶硅(POLY)接地，而第二層多晶硅(POLY)作為柵極。兩層多 晶硅之間的氧化層厚度需要嚴(yán)格控制，否則會(huì)形成漏電或較低的擊穿電壓。一個(gè)具體的溝槽型雙層?xùn)殴β蔒OS器件的制備流程為在溝槽刻蝕之后，在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化層，可為500埃厚采用熱氧工藝生長(zhǎng)的氧 化層加上1100埃左右厚采用高溫氧化法生長(zhǎng)的高溫氧化層(ΗΤ0氧化層)；之后為第一層多晶硅(摻雜多晶硅)的生長(zhǎng)填充溝槽；接著是第一層多晶硅的反刻，去除硅平面上的第一層多晶硅；而后光刻定義出雙層?xùn)诺奈恢?，將刻蝕溝槽內(nèi)的第一層多晶硅至硅平面下預(yù)定深 度；而后為高密度等離子體氧化膜(HDP)的淀積；接著采用化學(xué)機(jī)械研磨法將硅平面上的高密度等離子體氧化膜研磨至剩余3000 埃左右；之后采用濕法腐蝕高密度等離子體氧化膜，使第一層多晶硅上的高密度等離子體 氧化膜剩余約1500埃；犧牲氧化層的生長(zhǎng)、剝離，而后柵氧化層的生長(zhǎng)；接著為第二層多晶硅的淀積以填充溝槽，第二層多晶硅的刻蝕；而后是體區(qū)、源區(qū)的形成，接觸孔、金屬以及鈍化層形成來(lái)制成完整的MOS器件?，F(xiàn)在的工藝中，存在的問(wèn)題有因?yàn)楦呙芏鹊入x子體氧化膜的濕法腐蝕各向異性， 在第一層多晶硅引出的地方溝槽側(cè)壁的氧化層會(huì)被腐蝕掉(如下圖所示)，當(dāng)?shù)诙佣嗑?硅淀積以后，就使得第二層多晶硅填入了第一層多晶硅下面，容易造成兩者之間的擊穿。因 此，不得不在高密度等離子體氧化膜的濕法腐蝕前增加一步光刻作保護(hù)；另外，第一層多晶 硅反刻后在溝槽內(nèi)的深度存在起伏和波動(dòng)，高密度等離子體氧化膜經(jīng)過(guò)CMP (化學(xué)機(jī)械研 磨)和反刻之后在溝槽內(nèi)的深度也存在起伏和波動(dòng)，這樣兩層多晶硅之間的介質(zhì)層厚度就 很難控制，很容易出現(xiàn)漏電和較低的擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法，其能 在兩層多晶硅之間制備出厚度均勻的介質(zhì)層。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法，在溝槽內(nèi)的 第一層多晶硅刻蝕至硅表面下預(yù)定深度之后，增加將氟離子注入到第一層多晶硅表面的步 驟；接著去除所述溝槽側(cè)壁的氧化硅，之后進(jìn)行熱氧化工藝在第一層多晶硅上面生長(zhǎng)氧化層。
本發(fā)明的制備方法，在現(xiàn)有的溝槽型雙層?xùn)殴β蔒OS結(jié)構(gòu)制備工藝的基礎(chǔ)上，通 過(guò)氟注入的方法，利用氟摻雜的多晶硅上熱氧化生長(zhǎng)速度較快的原理。在經(jīng)過(guò)氟注入的第 一層多晶硅上生長(zhǎng)熱氧作為兩層多晶硅之間介質(zhì)層的方法，使其比溝槽側(cè)壁與第二層多晶 硅間的柵氧化層厚，避免了在兩層多晶硅之間存在較薄氧化層的這種結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的溝槽型 雙層?xùn)殴β蔒OS結(jié)構(gòu)中兩層多晶硅側(cè)壁之間不易漏電，提高了功率MOS器件的擊穿電壓的 均勻性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為本發(fā)明的制備方法中第一層多晶硅淀積后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的制備方法中第一層多晶硅反刻后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的制備方法中第一層多晶硅刻蝕后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的制備方法中去除側(cè)壁氧化物后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的制備方法中氟離子束注入的示意圖；圖6為本發(fā)明的制備方法中熱氧化后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的制備方法中第二層多晶硅反刻后的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為采用本發(fā)明的制備方法所制備的雙層?xùn)殴β蔒OS器件的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法，為在將溝槽內(nèi)的第一層多晶硅刻蝕 至預(yù)定深度之后，增加將氟離子注入到第一層多晶硅表面的步驟；接著去除溝槽側(cè)壁的氧 化硅，之后進(jìn)行熱氧化工藝在第一層多晶硅上面生長(zhǎng)氧化層。一個(gè)具體的制備流程為(1)在溝槽內(nèi)淀積第一層多晶硅(見圖1)后，將第一層多晶硅反刻至硅表面(見 圖2)，在反刻過(guò)程中不用掩模板。(2)采用光刻工藝將需要將第一層多晶硅進(jìn)行接觸孔的位置覆蓋住，而后刻蝕溝 槽內(nèi)的第一層多晶硅至硅表面以下預(yù)定深度(見圖3)，具體可為硅平面下Ium深。(3)去除硅平面上和溝槽側(cè)壁的氧化物(見圖4)，之后進(jìn)行氟離子垂直注入，使氟 離子注入到溝槽底部的第一層多晶硅表面(見圖5)，而不注入到溝槽側(cè)壁，在氟注入之前 還可進(jìn)行犧牲氧化層生長(zhǎng)(在硅平面、溝槽側(cè)壁和第一層多晶硅表面)和犧牲氧化層的去 除，也可在犧牲氧化層生長(zhǎng)之后進(jìn)行氟注入，氟注入后再去除犧牲氧化層。氟注入的注入劑 量=IO11 IO16原子/cm2，注入能量1 2000KeV。(4)進(jìn)行熱氧化工藝，使溝槽側(cè)壁和第一層多晶硅表面氧化生成氧化硅，因?yàn)橛?氟離子注入在第一層多晶硅表面，提高了第一層多晶硅的氧化速率，因此最終在溝槽側(cè)壁 形成的氧化硅較薄，而在第一層多晶硅上形成的氧化硅較厚(見圖6)，故形成比原有器件 中兩層多晶硅之間介質(zhì)層厚的結(jié)構(gòu)；在第一層多晶硅上生長(zhǎng)的熱氧化層的厚度具體可為 500-5000 埃。(5)之后進(jìn)行第二層多晶硅的淀積，而后是反刻第二層多晶硅至硅平面(見圖 7)；
(6)接下來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)的工藝，體區(qū)、源區(qū)的形成，以及后續(xù)的接觸孔工藝，金屬層工藝 和鈍化層工藝，最終形成完整的溝槽型雙層?xùn)殴β蔒OS晶體管(見圖8)。本發(fā)明的制備方法，采用氟注入和熱氧化工藝，解決了原有工藝中兩層多晶硅之 間介質(zhì)層厚度難以控制、容易漏電的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于在溝槽內(nèi)的第一層多晶硅刻 蝕至硅表面下預(yù)定深度，去除所述硅平面上和溝槽側(cè)壁的氧化物之后，增加氟離子注入工 藝，將氟離子垂直注入到所述第一層多晶硅表面的步驟；接著去除所述溝槽側(cè)壁的氧化硅， 之后進(jìn)行熱氧化工藝在所述溝槽側(cè)壁和第一層多晶硅上面生長(zhǎng)氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在所述氟離子注入工藝之前，還包括 進(jìn)行犧牲氧化層生長(zhǎng)，而后去除所述犧牲氧化層的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在所述氟離子注入工藝之前，還包括 進(jìn)行犧牲氧化層生長(zhǎng)的步驟；而在氟離子注入后，去除所述犧牲氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于所述氟離子 注入工藝中，所述氟離子的注入劑量為1011 IO"5原子/cm2，注入能量為1 2000KeV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于所述熱氧化 工藝在所述第一層多晶硅表面生長(zhǎng)500-5000埃厚的氧化層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽型雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法，為在溝槽內(nèi)的第一層多晶硅刻蝕至硅表面下預(yù)定深度，去除硅平面上和溝槽側(cè)壁的氧化物之后，增加氟離子注入工藝，將氟離子垂直注入到第一層多晶硅表面的步驟；接著去除溝槽側(cè)壁的氧化硅，之后進(jìn)行熱氧化工藝在溝槽側(cè)壁和第一層多晶硅上面生長(zhǎng)氧化層。本發(fā)明的方法在兩層多晶硅之間形成厚度均勻的介質(zhì)層，避免了原來(lái)存在的漏電問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102129999SQ20101002731
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者叢茂杰, 康志瀟, 金勤海 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司