專利名稱：一種半導體器件的制造方法及其制得的器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件的制造方法，依此法，在一表面，半導體內(nèi)形成至少一個槽，從表面伸向半導體內(nèi)，通過掩模用離子注入法，在該槽的一部分形成一摻雜區(qū)。本發(fā)明還涉及用該方法制造的半導體器件。
該槽(例如可以是U-型或V-型)可在有源區(qū)間形成一隔離區(qū)，諸如雙極電路中的絕緣島。另一個實施例中，槽內(nèi)設置導電層，例如，象由申請人提交并于1987年9月30日公開的歐洲專利申請EP0239151中敘述的那樣，形成電荷耦合器件的柵極。在該器件中，其傳輸通道限位于兩平行溝槽的臺面之中，沿臺面的側(cè)壁發(fā)生電荷傳輸。這些區(qū)域形成在側(cè)壁局部位置，限定電荷在通道中存貯的部位。
美國專利4，446，178描述了一種方法，用該方法以傾斜注入法對槽壁摻雜。在該方法中，摻雜區(qū)布設在整個槽長上。但是，往往需要把摻雜區(qū)布設于槽壁和/或槽底，或各槽的局部上，即只布設在槽長的一部分上。
但是，在與槽寬相比較深的窄槽中作摻雜區(qū)的局部注入，即，不覆蓋整個槽長的注入會含有重大的實際缺陷。一種顯而易見的方法是采用光刻膠的注入掩模。要做成界限分明的光刻膠掩模，而要在寬為2微米或更小，且深度大于3微米的槽中，留下露出槽底的一部分，實際上是不可能的。要光照光刻膠直至槽底，就需如此強大的照射劑量，以致表面附近的掩模界限會變得很差，然而，在較弱照射劑量下，將不會或不足以照射到槽底的光刻膠。
從美國專利4，756，793申請的開頭一段可以知道上述這類的方法。該已知的方法里，這些槽都臨時性地用填料填滿，如用光刻膠，實際上至少使之成為平面。在該平面上形成諸如鋁的金屬注入掩模，掩模有一個或多個窗口，以待后續(xù)的工序，將摻雜劑制作在槽或各槽中。然后，填料至少要從槽或各槽的注入掩模窗口處除去，至此，才通過注入掩模的窗口進行離子注入。然后再除掉注入掩模。
本發(fā)明其目的，正是在于提供一種方法，該方法包括遠比已知方法少的幾個步驟，且又極簡單，從而能保持掩模的高反差輪廓。
按照本發(fā)明，在開頭一段所述這樣的一種方法中，其特征在于，在表面和槽中形成一正性光刻膠層，在要施行離子注入的區(qū)域掩蔽光刻膠層防止受輻照，而光刻膠層無掩蔽的部分則受到輻照，此后，用影象轉(zhuǎn)換工藝使輻照過的光刻膠層部分變成不溶性物，接著，待進行離子注入?yún)^(qū)，在第二次輻照工序中，使光刻膠層受到輻照，此后，通過顯影，將先前提到的輻照步驟中被掩蔽的光刻膠層的那些部分除去。從附圖的說明中將會明白，本方法所得到的注入掩模，在表面處有鮮明的界限，而同時，在要進行注入的整個層深各處都留下露出的槽來。
第一次輻照步驟要用較低的輻照劑量進行，以在表面處獲得一鮮明的掩模反差輪廓。用較低光照輻照劑量的一個可能的后果在于，光刻膠不能全部直到槽底都受輻照，而要形成注入掩模的窗口在槽深方向變得更大。但因存在注入掩模的陰影效應，這不會是個缺點。第二次輻照步驟只用于留下的光刻膠層可溶性的部分，所以可用較高的劑量進行輻照，使輻照貫射整個的光刻膠層厚度。這樣一來就確保在注入掩蔽窗口區(qū)處的整個槽深內(nèi)都能除去光刻膠。
參考實施例及所附的示意圖，將更詳細地說明本發(fā)明，其中

圖1～7表示本發(fā)明一個實施例的幾個工藝步驟;
圖8是按本發(fā)明的方法制造的一種器件的平面圖。
應注意到，圖是示意性的，并未按尺寸畫。
圖1～7純系示意性方式說明如何按本發(fā)明的方法，在很窄又較深的槽里，又只在槽或各槽的側(cè)壁和/或底部的長度的一部分，能夠注入形成一個或多個摻雜區(qū)。圖5的目的是示出器件一部分的透視圖;圖2～4和6以對應于圖5的正面的剖面圖表示出器件;圖7b沿槽的縱向給出剖面圖;而圖7a是用常規(guī)方法時得到的相同的剖面圖。
原材料，例如是硅半導體襯底1(參圖1)。蝕刻到表面2上的多個槽，圖3中只示出二個。這些槽例如有著約1微米的寬度和約4微米的深度，因而相對于它的深度來說是很窄的，可以用眾所周知的方法如反應離子刻蝕法(RIE)形成。這樣的多個槽可能為各種目的而制作，并常常用作單片集成電路部件之間的隔離槽。本實施例中，則是用在槽區(qū)外部表面2上的氧化物掩模4上蝕刻出各個槽3。該氧化層4厚度為0.5微米。通過光熱氧化，在槽3的側(cè)壁和底部生長厚約20nm的氧化層5(參見圖2)。
然后，將正性光刻膠層6制作在表面2上及各槽3中，用作注入掩模。這里“正性的”意味著，正常使用時，在光照射與顯影后，將會除去光照過部分的光刻膠。這兒介紹的例子中，Hunt公司出售的名為HPR204的光刻膠用作層6。槽外側(cè)層6的厚度大約為1.3微米(參見圖3)。
通過一掩模7來掩蔽待形成注入掩模的窗口區(qū)上的光刻膠層6，而輻照或光照光刻膠層6，圖3中以箭頭8表示之。光照強度選得比較低，要有效地給光刻膠層6以光照，但卻不足以在槽的全厚度上照射到槽底，大約只到槽的一半，到1至2微米深。這樣的較弱光強，就能提供界限分明的注入掩模。
下一步，進行影象轉(zhuǎn)換步驟，經(jīng)此步驟，在最后一步光刻膠顯影時，光照未被攔阻光刻膠6的部分會變?yōu)椴蝗苄晕?。這種影象轉(zhuǎn)變步驟已公知，例如，來自S.K.Jones等人的“應用于微米與亞微米圖案的影象轉(zhuǎn)變”一文，該文發(fā)表在Proc.Electr.Soc.1987，PP.190～210。因光照，光刻膠中形成了酸性物。經(jīng)光照后，以一種含NH3的氣體流通過這些器件，例如，溫度105℃下經(jīng)30分鐘，使光刻膠中光照過的酸性物區(qū)，變成不溶性物區(qū)(在顯影液中)。
下一步(看圖4)，進行無掩模光照步驟，在圖中以箭頭9示意。光照9的強度要這樣選擇，在給定的光照時間內(nèi)，要照透光刻膠層6的全厚度，也就是槽3。通過此工序，要在隨后的顯影步驟中，使第1次光照步驟中受掩蔽的光刻膠層6的部分變成不溶性物。
將光刻膠層6在名為LSI，由Waycoat公司銷售的1∶1顯影劑溶液中加以顯影。這樣選擇顯影時間，在如圖4所示步驟中，至少受光照的部分的那些光刻膠6要從其整個層厚，直至槽底都被除去。因為在影象轉(zhuǎn)變步驟中，槽內(nèi)已變成不溶性物的光刻膠只約為槽深的一半，由于先是弱光照，所以，用顯影劑也能除去所得注入掩模以下槽中的光刻膠(看圖5)。因掩蔽是基于陰影效應，所以沒有害處。由單一光刻膠層形成的注入掩模10，包括槽3內(nèi)和槽上的窗口11現(xiàn)在就算制成了。應注意到，圖中只畫出在槽區(qū)形成的窗口11，但是很顯然，如果襯底的平面部位也是要摻雜的區(qū)域，那么，掩模中形成的窗口11應完全處于槽3的外面，即，例如，在各槽3之間的區(qū)域。
接著(看圖6)，在各槽3中注入雜質(zhì)，這里用箭頭12圖示。這些雜質(zhì)可以是，例如，n-或P-型摻雜劑。通過適當選擇注入角，以確定要摻雜的是槽的側(cè)壁還是槽底。本敘述的實施例中，角α是這樣選擇的，把一摻雜區(qū)13制作在各槽3的側(cè)壁上。通過注入角也能調(diào)整區(qū)域13的深度。如果對面?zhèn)缺谝獡诫s，半導體片本身要轉(zhuǎn)180°角。只要重復上述的工藝過程，也可以形成其他區(qū)域，例如，具有不同導電類型或相同導電類型而濃度不同的區(qū)域。注入后，可以除去注入掩模10，依此，器件將進一步進行所需的各工藝步驟，此已是本發(fā)明的范圍之外，而因此不再贅述。
為了闡明本發(fā)明的效果，圖7a表示出含有窗口11邊緣的一個器件局部的，一個槽的縱剖面。該掩模10的直壁14并不垂直于表面2而是一個斜壁，所以在注入掩模10中的窗口11從頂?shù)降自絹碓綄?。由于陰影效應，被摻雜的槽壁的一部分可由在表面2上的掩模的那部分確定。槽的注入的和不注入的部分之間的邊界，在圖7a中以虛線15示出。為比較起見，圖7b表示出有圖7a相同剖面，但卻是用常規(guī)方法制造的光刻膠掩模10。光刻膠掩模10再次從正性光刻膠的那部分上形成，這些部分按常規(guī)方法用一次光照限定并通過顯影來除去。由于在槽3內(nèi)的光刻膠厚得多，因隨槽深方向衰減照射的光強，光刻膠掩模10得到的是圖7b所示的輪廓14，窗口11在垂直方向變小了。因此，在槽內(nèi)的窗口11要比在表面的要小，以致槽內(nèi)要注入的區(qū)域不再會是界限分明的了。
人們應注意到，圖7a的那樣光刻膠輪廓14，原則上也能用負性光刻膠與一次光照得到。但是，通常半導體工藝中以正性光刻膠為優(yōu)，原因之一是負性膠更難制成小窗口，這就對要制造的器件的最小可行的尺寸加了限制。
圖8a和8b分別表示按上述的方法制造的一種電荷耦合器件的平面圖和沿b-b線的剖面圖。為了詳細地說明器件的結(jié)構(gòu)和工作，請參閱上述引用的歐洲專利申請0239151號的圖1ff，及其相應的敘述。該器件包括有一臺面型溝道21，它的縱向以兩個槽22為界。這些槽的側(cè)壁和底部都覆蓋著一薄氧化層5。這些槽還填上諸如多晶硅的導電材料條帶23，以構(gòu)成電荷耦合器件的柵電極。工作時，電荷成Z字形傳送通過該溝道，在圖8a中從左到右，每一步中，從臺面的一邊跳躍到臺面的對邊。臺面的兩邊，即槽22的側(cè)壁為此目的設有摻雜區(qū)24和25，分別地構(gòu)成傳送區(qū)與存儲區(qū)。各區(qū)24、25可以是具有相同的導電類型，例如n-型，假設器件為n-溝道型，則區(qū)域25的濃度比區(qū)域24的濃度高。這些區(qū)域24、25可用離子注入形成，摻雜較輕的區(qū)域24要先制作，例如，借助上述的方法形成的光掩模。為盡可能避免嚴格的對準工藝，這些區(qū)域要這樣安排，它們與隨后制作的區(qū)域25有重疊區(qū)，于是，正好新的光刻膠注入掩模能使區(qū)域25其余的區(qū)域露出，供由第二次注入形成區(qū)域25。
很明顯，本發(fā)明不限于這里給出的實施例的內(nèi)容，對本發(fā)明領域的一般技術人員來說，對此都能夠作出很多改變。于是，如同上面引用過的美國專利4，446，178所敘述的那樣，將那些槽在相鄰的有源區(qū)之間形成絕緣區(qū)，將電路的各元件制作在槽內(nèi)。不同于這里說過的多種光刻膠也能替用于所說的方法中，同樣，光刻膠也可不用光(可見光或紫外線)而用電子輻照。用電子束輻照正性光刻膠，直至槽底也是可能的。也可以這種方法制成這樣的一種注入掩模10(見圖5和6)，該掩模伸向槽3的底部。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件的制造方法，依此法，一半導體本體在表面上至少形成一個槽，該槽從表面延伸到半導體本體內(nèi)，通過掩模用離子注入法，在該槽的一部分形成一摻雜區(qū)，其特征在于，將一正性光刻膠層制作在表面上與槽內(nèi)，將待進行離子注入的區(qū)域的光刻膠層加掩蔽以防止輻照，而光刻膠層不加掩蔽的部分受到輻照，此后，通過一影象轉(zhuǎn)變處理，使光刻膠層輻照過的部分變成不溶性物，在后續(xù)步驟中，在第二次輻照步驟中，對待進行離子注入的區(qū)域的光刻膠層施加輻照，此后，經(jīng)顯影將上述的第一次輻照步驟時掩蔽著的光刻膠層部分除去。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，第二次輻照步驟進行的輻照劑量，要比第一次輻照高。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，摻雜區(qū)制作在槽的一側(cè)壁上，在該區(qū)上是用對表面小于90°的角進行離子注入的。
4.按照前述任何一項權(quán)利要求的方法，其特征在于，在形成光刻膠層前，使表面和槽的各側(cè)壁都覆蓋有絕緣層。
5.按照前述任何一項權(quán)利要求的方法，其特征在于，摻雜區(qū)構(gòu)成了半導電路元件的零件。
6.按照前述任何一項權(quán)利要求的方法制造的半導體器件。
全文摘要
為了在具有多個槽的半導體表面上制造注入掩模，需使正性光刻膠層制作在表面上。在第一步中，以光照射要形成注入掩模的光刻膠部分，并在影象轉(zhuǎn)變階段中變成不溶性物，然后，不要掩模，以光照射該光刻膠并顯影，使第一步中沒有被光照射過的部分除去。這樣制得的注入掩模具有后縮的輪廓，在槽區(qū)的窗口沿向槽底的方向而變寬。
文檔編號H01L21/266GK1066530SQ9210313
公開日1992年11月25日 申請日期1992年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月3日
發(fā)明者H·L·皮克 申請人:菲利浦光燈制造公司