專利名稱：改善雙層?xùn)舖os結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)，為ー種常用的功率MOS器件?，F(xiàn)有通用的雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的エ藝流程為先在襯底上生長(zhǎng)溝槽刻蝕的硬掩膜層，通常為ー層或兩層氧化硅層；而后光刻定義溝槽的位置，接著刻蝕形成溝槽；之后在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化層； 接著淀積第一層多晶硅填充溝槽，之后對(duì)第一層多晶硅進(jìn)行第一次刻蝕，去除位于溝槽上的第一層多晶娃;而后光刻保護(hù)部分第一層多晶硅(即用于作為第一層多晶硅連接的部分)，進(jìn)行第一層多晶硅的第二步刻蝕，至溝槽內(nèi)的預(yù)定深度；采用高密度等離子體(HDP)エ藝淀積氧化膜(也稱HDP氧化膜)，填充溝槽；采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)エ藝研磨HDP氧化膜，至在襯底上剩余3000埃厚的HDP氧化膜；濕法腐蝕使溝槽內(nèi)的第一層多晶硅上剩余2500埃的HDP氧化膜，形成雙層?xùn)诺闹虚g氧化層；接著是柵極氧化層的生長(zhǎng)，第二層多晶硅的淀積和刻蝕，體區(qū)和源區(qū)形成以及接觸孔、金屬和鈍化層的形成等，完成整個(gè)雙層?xùn)臡OS的制備。上述制備流程中，由于CMPエ藝研磨HDP氧化層時(shí)是通過(guò)時(shí)間來(lái)控制，所以CMP處理之后的HDP殘余膜厚的波動(dòng)很大(見(jiàn)圖1，其中Polyl為第一層多晶硅)。另外，由于CMPエ藝的研磨速率在硅片面內(nèi)不同位置和硅片間存在差異，這也導(dǎo)致了 CMPエ藝之后的HDP氧化膜殘余厚度的均一性很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供改善雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法，其能較好的控制中間氧化層的厚度均勻性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的改善雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法，包括如下步驟步驟一，在襯底上淀積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層從下到上依次為下層氧化硅層、氮化硅層和上層氧化硅層；步驟ニ，利用光刻定義出溝槽的位置，之后刻蝕所述襯底形成溝槽，并在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化娃層；步驟三，第一層多晶硅淀積，填充所述溝槽，之后回刻所述第一層多晶硅形成第一層多晶娃柵；
步驟四，采用HDP工藝淀積HDP氧化硅層以填充溝槽；步驟五，采用CMP工藝研磨所述HDP氧化硅層，停止在所述氮化硅層上，接著去除所述氮化硅層；步驟六，HDP氧化硅層回刻，形成雙層?xùn)胖g的中間氧化層。 在本發(fā)明的方法中，采用氮化硅層作為HDP氧化硅層CMP研磨時(shí)的刻蝕停止層，因此極大提高了剩余HDP氧化硅層的厚度均勻性。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖I為現(xiàn)有的雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖2為本發(fā)明的方法流程示意圖；圖3為采用本發(fā)明的方法中刻蝕形成部分溝槽后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用本發(fā)明的方法中溝槽內(nèi)壁形成氮化硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為采用本發(fā)明的方法中形成氮化硅側(cè)墻后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用本發(fā)明的方法中在完成溝槽內(nèi)生成氧化硅后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用本發(fā)明的方法中氮化硅側(cè)墻去除后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為采用本發(fā)明的方法中第一層多晶硅柵形成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為采用本發(fā)明的方法中HDP氧化硅層CMP研磨后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為采用本發(fā)明的方法中形成中間氧化層后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為采用本發(fā)明的方法中第二層多晶硅柵形成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的改善雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法，參見(jiàn)圖2的流程圖，在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。先在襯底上淀積介質(zhì)層。襯底通常為硅片。介質(zhì)層從下到上依次為下層氧化硅層、氮化硅層和上層氧化硅層。其中上層氧化硅層為保護(hù)氮化硅層不被去掉，而氮化硅層作為CMP研磨的刻蝕阻擋層。下層氧化硅層可采用熱氧氧化工藝來(lái)生成。氮化硅層可采用常規(guī)的工藝來(lái)生成。上層氮化硅層可采用化學(xué)氣相淀積法。上層氧化硅層的厚度范圍1000 10000埃，氮化硅層的厚度范圍1000 2000埃，下層氧化硅層的厚度范圍200 1000埃。在一個(gè)具體實(shí)例中，上層氧化硅層的厚度為250埃，氮化硅層的厚度為1500埃，下層氧化硅層的厚度為10000埃。接著刻蝕形成溝槽，并在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化硅層。溝槽的刻蝕可一次形成，也可分兩次進(jìn)行。溝槽內(nèi)壁的氧化硅層通常采用熱氧法，使硅氧化生成氧化硅。第一層多晶硅淀積，填充溝槽，之后回刻第一層多晶硅形成第一層多晶硅柵(見(jiàn)圖8)。第一層多晶硅柵的形成可通過(guò)兩步刻蝕，第一步刻蝕為去除溝槽上方多余的多晶硅，接著回刻溝槽內(nèi)的多晶硅至預(yù)定深度形成多晶硅柵。第一層多晶硅的淀積和刻蝕與現(xiàn)有工 藝相同。采用HDP (高密度等離子體氧化物淀積)工藝淀積HDP氧化硅層，填充溝槽。之后采用CMP (化學(xué)機(jī)械研磨)工藝研磨HDP氧化硅層，停止在氮化硅層上(見(jiàn)圖9)，接著去除氮化硅層。因?yàn)樵摬紺MPエ藝對(duì)氮化硅有較高的選擇比，故研磨可以停止在氮化硅表面。同時(shí)因?yàn)镃MP可停止在氮化硅表面，故CMP研磨后的HDP氧化硅層的剩余厚度較為均勻。對(duì)HDP氧化硅層進(jìn)行回刻，形成雙層?xùn)胖g的中間氧化層(見(jiàn)圖10)。HDP氧化硅層的回刻可采用濕法腐蝕エ藝。在第一層多晶硅柵上剰余預(yù)定厚度的氧化層，作為雙層?xùn)胖虚g的氧化層。ー實(shí)例中，中間氧化層的厚度為2500埃左右。緊接著都是常規(guī)的エ藝步驟，如柵氧的生長(zhǎng)，第二層多晶硅的淀積和刻蝕(見(jiàn)圖11)，體區(qū)和源區(qū)的形成以及接觸孔、金屬、鈍化層的形成等，完成整個(gè)雙層?xùn)臡OS器件的制備。
上述溝槽的刻蝕中，采用兩次刻蝕的流程可為I)第一次刻蝕，刻蝕襯底至襯底平面下預(yù)定深度，形成部分溝槽(見(jiàn)圖3)。在刻蝕之前需要采用光刻エ藝定義出溝槽的位置，與原有エ藝相同。該次刻蝕エ藝也與原有エ藝相同，通常采用干法刻蝕エ藝，但刻蝕的深度僅為設(shè)計(jì)溝槽深度的一部分，該深度可與中間氧化層位于襯底中的深度一致。2)在部分溝槽內(nèi)壁依次生長(zhǎng)氧化硅層和氮化硅層(見(jiàn)圖4)。氧化硅層通常采用熱氧氧化法生成。氧化硅層的厚度范圍為200 1000埃，氮化硅層的厚度范圍為1000 2500埃，氧化硅層的厚度為250埃，氮化硅層的厚度為1800埃。3)刻蝕上層氧化硅層和氮化硅層，去除位于上層氧化硅層和部分溝槽底部的氮化硅層，并在部分溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻(見(jiàn)圖5)。4)在部分溝槽內(nèi)刻蝕所述襯底，完成溝槽的刻蝕(見(jiàn)圖6)。由于氮化硅側(cè)墻的存在，該次刻蝕形成的下部溝槽比上部溝槽略窄。上寬下窄的溝槽形貌，有利于填充在溝槽內(nèi)的第一層多晶硅形成致密的結(jié)構(gòu)。5)在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化硅層，之后去除位于部分溝槽側(cè)壁的氮化硅側(cè)墻(見(jiàn)圖7)。
權(quán)利要求
1.一種改善雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一，在襯底上淀積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層從下到上依次為下層氧化硅層、氮化硅層和上層氧化硅層； 步驟二，利用光刻定義出溝槽的位置，之后刻蝕所述襯底形成溝槽，并在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化硅層； 步驟三，第一層多晶硅淀積，填充所述溝槽，之后回刻所述第一層多晶硅形成第一層多晶娃棚； 步驟四，采用HDP工藝淀積HDP氧化硅層以填充溝槽； 步驟五，采用CMP工藝研磨所述HDP氧化硅層，停止在所述氮化硅層上，接著去除所述氮化娃層； 步驟六，回刻HDP氧化硅層，形成雙層?xùn)胖g的中間氧化層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟二具體為 1)刻蝕所述襯底至襯底平面下預(yù)定深度，形成部分溝槽； 2)在所述部分溝槽內(nèi)壁依次生長(zhǎng)氧化硅層和氮化硅層； 3)刻蝕上層氧化硅層和氮化硅層，去除位于所述上層氧化硅層和所述部分溝槽底部的氮化硅層，并在所述部分溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻； 4)在所述部分溝槽內(nèi)刻蝕所述襯底,完成溝槽的刻蝕； 5)在所述溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化硅層，之后去除所述氮化硅側(cè)墻。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述部分溝槽在襯底的深度與中間氧化層在所述襯底的深度一致。
4.如權(quán)利要求I至3所述的方法，其特征在于所述步驟二中氧化硅層的生長(zhǎng)采用熱氧生長(zhǎng)法。
5.如權(quán)利要求I至3所述的方法，其特征在于所述步驟一中，上層氧化硅層的厚度范圍1000 10000埃，氮化硅層的厚度范圍1000 2000埃，下層氧化硅層的厚度范圍200 1000 埃。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟一中下層氧化硅層的厚度為250埃，氮化硅層的厚度為1500埃，上層氧化硅層的厚度為10000埃。
7.如權(quán)利要求I至3所述的方法，其特征在于所述步驟三中，氧化硅層的厚度范圍為200 1000埃，氮化硅層的厚度范圍為1000 2500埃。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟三中氧化硅層的厚度為250埃，氮化硅層的厚度為1800埃。
9.如權(quán)利要求I至3所述的方法，其特征在于所述步驟六中，HDP氧化硅層的回刻采用濕法腐蝕工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改善雙層?xùn)臡OS結(jié)構(gòu)的中間氧化層厚度均勻性的方法，其包括如下步驟在襯底上淀積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層從下到上依次為下層氧化硅層、氮化硅層和上層氧化硅層；利用光刻定義出溝槽的位置，之后刻蝕所述襯底形成溝槽，并在溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)氧化硅層；第一層多晶硅淀積，填充所述溝槽，之后回刻第一層多晶硅形成第一層多晶硅柵；采用HDP工藝淀積HDP氧化硅層以填充溝槽；采用CMP工藝研磨所述HDP氧化硅層，停止在所述氮化硅層上，接著去除所述氮化硅層；回刻HDP氧化硅層，形成雙層?xùn)胖g的中間氧化層。采用本發(fā)明的方法，有利于形成厚度均勻的中間氧化層。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102623339SQ20111002791
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者叢茂杰, 繆進(jìn)征, 金勤海 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司