專利名稱：一種u型溝槽的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及CMOS半導(dǎo)體器件制造工藝，更確切的說，涉及一種U型溝槽的制
造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制作工藝的日益提升以及CMOS半導(dǎo)體器件工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的比例尺寸不斷縮小，為滿足器件性能提高需要引入應(yīng)力硅工程。目前在PMOS上比較通用應(yīng)力硅工程是SiGe工藝，SiGe工藝具有優(yōu)異的射頻性能，更由于其較高的性價(jià)比，被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星定位和RFID (Radio Frequency IDentification,無線射頻識(shí)別)等市場(chǎng)；SiGe工藝還可以與常規(guī)的數(shù)字模擬電路相集成，制造出功能完整的SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)芯片。目前采用SiGe材料制作射頻集成電路已成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。隨著無線電應(yīng)用越來越廣泛，使用的帶寬和頻率也越來越高，因此寬帶、超寬帶的無線電應(yīng)用研究具有重要意義。該工藝需要先在硅片上挖取硅溝槽，現(xiàn)有的溝槽一般包括有U型和Σ型。在現(xiàn)有技術(shù)中挖取U型溝槽一般使用干法等離子刻蝕實(shí)現(xiàn)，但該方法需要預(yù)先做硬阻擋層，溝槽制作完成后還要?jiǎng)冸x此硬阻擋層，成本相對(duì)較高，同時(shí)干法刻蝕在刻蝕過程中容易對(duì)單晶硅造成損傷，影響后續(xù)SiGe的成核,對(duì)生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品造成了一些不利的影響。中國(guó)專利(公開號(hào):102683180A)公開了一種溝槽刻蝕方法以及半導(dǎo)體器件制造方法，其中包括:在硅片上涂覆具有具體厚度的光刻膠；形成所述光刻膠的用于刻蝕出溝槽的圖案；以及利用形成有圖案的光刻膠，執(zhí)行等離子刻蝕；其中，對(duì)光刻膠的所述具體厚度以及等離子刻蝕過程中的刻蝕能量進(jìn)行控制，以使等離子體消耗完所述光刻膠而刻蝕到所述光刻膠的下面的硅片。該發(fā)明的目的是為了提供一種可能夠以簡(jiǎn)化的方法來形成上部的角輪廓形成為圓弧形狀的溝槽，在實(shí)際刻蝕過程中刻蝕速度比較緩慢，同時(shí)在刻蝕過程中也沒有相應(yīng)的保護(hù)措施容易對(duì)其他不需要刻蝕的部位造成損傷，在實(shí)際制作過程中有一定的局限性。中國(guó)專利(公開號(hào):102254817A)公開了一種溝槽制造方法，其中包括:提供硅襯底；在硅襯底上生長(zhǎng)氧化物或氮化物；涂覆光致抗蝕劑；使得光致抗蝕劑形成圖案；利用形成圖案的光致抗蝕劑執(zhí)行溝槽刻蝕；去除光致抗蝕劑；清洗；以及執(zhí)行氫退火。該發(fā)明在實(shí)際刻蝕速率較慢，形成溝槽時(shí)間較長(zhǎng)，同樣不利于半導(dǎo)體溝槽制造工藝的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種U型溝槽的制造方法，通過在多晶硅柵極表面形成一阻擋層，然后進(jìn)行圖案化離子注入工藝，于硅基板內(nèi)形成多個(gè)摻雜硅區(qū)，然后使用熱磷酸濕法刻蝕去除該摻雜硅區(qū)形成所需U型溝槽，很好的保護(hù)了硅基板，同時(shí)刻蝕效率也更快。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種U型硅溝槽的制造方法，應(yīng)用于具有多晶硅柵極的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括娃基板和多個(gè)多晶娃柵極，所述多晶娃柵極位于所述娃基板的上表面，其中，包括以下步驟:步驟S1、沉積一層氧化硅層覆蓋所述多晶硅柵極表面及所述硅基板暴露的上表面，去除位于所述硅基板暴露上表面的氧化硅層，于所述多晶硅柵極的表面形成阻擋層；步驟S2、進(jìn)行圖形化離子注入工藝，于所述硅基板中形成多個(gè)摻雜硅區(qū)；步驟S3、刻蝕所述摻雜硅區(qū)，形成U型硅溝槽后，去除所述阻擋層。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述步驟SI中氧化硅層為二氧化硅層。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述步驟SI中氧化硅層沉積厚度為200A-600A。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述步驟S2中的圖形化離子注入工藝包括以下步驟:I)涂覆一層光刻膠覆蓋所述硅基板暴露的上表面及所述阻擋層的表面；2)曝光、顯影后，去除多余的所述光刻膠，形成光阻，所述光阻覆蓋部分多晶硅柵極表面的阻擋層及部分硅基板的上表面；3)以所述光阻為掩膜，對(duì)所述硅基板暴露的部分進(jìn)行離子注入工藝，于所述硅基板內(nèi)形成多個(gè)摻雜硅區(qū)后，去除所述掩膜。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述離子的注入量大于lE15atom/cm2。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，注入的所述離子為Ge，As，P或B。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，采用干法刻蝕去除所述掩膜。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述步驟S3中采用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕去除所述摻雜硅區(qū)。上述的一種U型硅溝槽的制造方法，其中，所述步驟S3中采用氫氟酸進(jìn)行濕法刻蝕去除所述阻擋層。綜上所述，由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在U型槽形成過程中很好的保護(hù)硅基板和多晶硅柵極，在所需刻蝕的U型槽摻雜了高劑量離子，然后用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕加快了刻蝕速率，提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)還可通過控制注入離子量來控制溝槽的深度。


圖1-6為本發(fā)明一種U型溝槽的制造方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。圖1-6為本發(fā)明一種U型溝槽的制造方法的流程示意圖，包括以下步驟:步驟S1、于硅基板101上表面沉積一層二氧化硅層，在本發(fā)明的實(shí)施例中，二氧化硅層的沉積厚度為200A-600A，如:300A，500A，該二氧化硅層同時(shí)覆蓋住多晶硅柵極102的表面，刻蝕去除二氧化硅層并于多晶硅柵極表面形成一氧化硅阻擋層103，該步驟完成后形成圖1所示的結(jié)構(gòu)。步驟S2、于硅基板101暴露的上表面涂覆一層光刻膠104，并覆蓋住多晶硅柵極102表面的阻擋層103，形成圖2所示結(jié)構(gòu)；繼續(xù)曝光、顯影工藝后，去除多余的光刻膠，形成光阻104'，以打開所需刻蝕溝槽區(qū)域窗口，且該光阻104'覆蓋住部分多晶硅柵極表面的阻擋層103及部分硅基板101的上表面，并于硅基板101的部分上表面和多晶硅柵極表面形成光阻104'，該步驟完成后形成圖3所示的結(jié)構(gòu)。
步驟S3、以光阻104'為掩膜進(jìn)行高劑量離子注入，該離子可為Ge，As，P或B中的任意一種離子，同時(shí)將注入離子量控制在lE15atom(原子Vcm2以上，在暴露出硅基板101'上表面的下方位置處形成摻雜硅區(qū)105，該摻雜硅區(qū)位于多晶硅柵極102下表面的兩側(cè)，該步驟完成后形成圖4所示的結(jié)構(gòu)。
步驟S4、采用干法刻蝕工藝去除硅基板101'上表面及多部分氧化阻擋層103表面的光阻104'，然后使用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕去除摻雜硅區(qū)105，由于熱磷酸對(duì)經(jīng)過離子注入摻雜過的硅有很快的刻蝕速率，可快速刻蝕去除摻雜硅區(qū)105并在硅基板內(nèi)形成所需U型溝槽，同時(shí)對(duì)摻雜離子硅的高選擇比性，很好的保護(hù)了硅基板未摻雜區(qū)，該步驟完成后形成圖5所示結(jié)構(gòu)。
步驟S5、使用濕法刻蝕剝離多晶硅柵極表面的氧化硅阻擋層103，在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用氫氟酸進(jìn)行濕法刻蝕工藝去除多晶硅柵極表面的氧化硅阻擋層103，該步驟完成后形成如圖6所示結(jié)構(gòu)。
由于在采用Ge，As，P或B任意一種離子劑量超過lE15atom (原子)/cm2進(jìn)行離子注入工藝后，繼續(xù)采用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕而形成溝槽時(shí)，其對(duì)離子注入?yún)^(qū)域的刻蝕速率會(huì)高于15A/min,而對(duì)未摻雜離子的娃基板的其他區(qū)域的刻蝕速率卻低于1.5A/min,即采用熱磷酸對(duì)離子注入工藝后的硅基板進(jìn)行刻蝕時(shí)，該硅基板不同的區(qū)域(離子注入?yún)^(qū)域和非離子注入?yún)^(qū)域)其刻蝕速率的差別在10倍以上；所以，當(dāng)在所需制造溝槽的硅基板位置處進(jìn)行注入離子后可極大提升該區(qū)域的刻蝕速率，進(jìn)而于硅基板內(nèi)快速形成所需U型溝槽區(qū)域，同時(shí)由于熱磷酸對(duì)單晶硅的硅基板及二氧化硅的阻擋層刻蝕速率較慢，在刻蝕過程中減少了熱磷酸對(duì)硅基板及多晶硅柵極造成的損傷，保護(hù)了硅基板和多晶硅柵極。
下面就本發(fā)明提供一個(gè)具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述:
步驟S3完成后，進(jìn)行As離子注入工藝，其中注入As離子的能量為15KeV，注入離子量為2E15，在硅基板內(nèi)形成厚度為319A的離子摻雜硅區(qū)，然后使用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕工藝去除離子摻雜硅區(qū)，在硅基板內(nèi)形成厚度為315A的U型溝槽，U型溝槽深度與注入形成的離子摻雜硅區(qū)厚度基本一致，達(dá)到了本發(fā)明制造U型溝槽的目的，滿足了工藝要求。同時(shí)在本發(fā)明中，還可通過控制離子的注入量在硅基板中挖取不同深度的U型溝槽，增大離子量可在硅基板內(nèi)挖取較深的U型溝槽，減少離子量可在硅基板內(nèi)挖取較淺的U型溝槽。
綜上所述，由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在U型槽制作過程中很好的保護(hù)了多晶硅柵極，還可控制離子的注入量來控制U型槽的深度，同時(shí)提高了刻蝕速度，成本也較低，設(shè)備通用，提升了生產(chǎn)效率。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種U型硅溝槽的制造方法，應(yīng)用于具有多晶硅柵極的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括硅基板和多個(gè)多晶硅柵極，所述多晶硅柵極位于所述硅基板的上表面，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1、沉積一層氧化硅層覆蓋所述多晶硅柵極表面及所述硅基板暴露的上表面，去除位于所述硅基板暴露上表面的氧化硅層，于所述多晶硅柵極的表面形成阻擋層； 步驟S2、進(jìn)行圖形化離子注入工藝，于所述硅基板中形成多個(gè)摻雜硅區(qū)； 步驟S3、刻蝕所述摻雜硅區(qū)，形成U型硅溝槽后，去除所述阻擋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述步驟SI中氧化硅層為二氧化硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述步驟SI中氧化硅層沉積厚度為200A-600A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述步驟S2中的圖形化離子注入工藝包括以下步驟: 1)涂覆一層光刻膠覆蓋所述硅基板暴露的上表面及所述阻擋層的表面； 2)曝光、顯影后，去除多余的所述光刻膠，形成光阻，所述光阻覆蓋部分多晶硅柵極表面的阻擋層及部分硅基板的上表面； 3)以所述光阻為掩膜，對(duì)所述硅基板暴露的部分進(jìn)行離子注入工藝，于所述硅基板內(nèi)形成多個(gè)摻雜硅區(qū)后，去除所述掩膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述離子的注入量大于 lE15atom/cm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，注入的所述離子為Ge, As, P 或 B。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，采用干法刻蝕去除所述掩膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述步驟S3中采用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕去除所述摻雜硅區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種U型硅溝槽的制造方法，其特征在于，所述步驟S3中采用氫氟酸進(jìn)行濕法刻蝕去除所述阻擋層。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及CMOS半導(dǎo)體器件制造工藝，更確切的說，涉及一種U型溝槽的制造方法，包括以下步驟沉積一氧化硅層覆蓋所述多晶硅柵極的表面及所述硅基板暴露的上表面，去除位于所述硅基板暴露上表面的氧化硅層并于多晶硅柵極表面形成一阻擋層；步驟S2、進(jìn)行圖形化離子注入工藝，于所述硅基板中形成多個(gè)摻雜硅區(qū)；步驟S3、刻蝕所述摻雜硅區(qū)，形成U型硅溝槽后，去除所述阻擋層。本發(fā)明在U型槽形成過程中很好的保護(hù)硅基板和多晶硅柵極，在所需刻蝕的U型槽摻雜了高劑量離子，然后用熱磷酸進(jìn)行濕法刻蝕極大加快了刻蝕速率，提升了生產(chǎn)效率，同時(shí)還可通過控制注入離子量來控制溝槽的深度。
文檔編號(hào)H01L21/762GK103178014SQ20131008196
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者景旭斌, 李芳 , 劉文燕 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司