改善溝槽型雙層?xùn)舖os中介質(zhì)層形貌的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其中：在溝槽內(nèi)形成ONO結(jié)構(gòu)的底部介質(zhì)層；生長(zhǎng)第一層多晶硅并反刻蝕形成源多晶硅；熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層；去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的第三氧化膜；去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的第二氮化膜，并進(jìn)行過(guò)刻蝕使第二氮化膜頂部低于多晶硅間隔離氧化層頂部；在溝槽側(cè)面、多晶硅間隔離氧化層表面以及多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間進(jìn)行高密度等離子體氧化膜淀積，該氧化膜作為柵氧化層。本發(fā)明利用高密度等離子體淀積的氧化膜在第二氮化膜和后續(xù)形成的多晶硅柵之間形成隔絕，避免了第二氮化膜與多晶硅柵直接接觸形成弱點(diǎn)導(dǎo)致柵極到源級(jí)的漏電偏大。
【專利說(shuō)明】
改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝領(lǐng)域，特別涉及一種改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，是現(xiàn)有的溝槽型雙層?xùn)臡OSFET的某單元結(jié)構(gòu)示意圖，該單元結(jié)構(gòu)主要包括:
[0003]硅外延層，形成于硅襯底(圖1中未示出)上，用于形成漂移區(qū)；
[0004]溝槽位于硅外延層中，溝槽中填充有多晶硅柵106和源多晶硅104，多晶硅柵106和溝槽的側(cè)面隔離有柵氧化層(Gate Oxide，簡(jiǎn)稱G0X)，多晶硅柵106和源多晶硅104之間隔離有氧化層即多晶硅間隔離氧化層(Inter Poly Oxide，簡(jiǎn)稱IPO) 105，源多晶硅104和溝槽的側(cè)面以及底部表面之間隔離有底部介質(zhì)層即溝槽介質(zhì)層(TCH Liner)，所述底部介質(zhì)層由依次疊加的第一氧化膜101、第二氮化膜102和第三氧化膜103組成，呈氧化膜-氮化膜-氧化膜的ONO結(jié)構(gòu)。
[0005]上述溝槽型雙層?xùn)臡OS器件單元結(jié)構(gòu)的形成步驟如下:
[0006]在硅外延層中形成溝槽；
[0007]在溝槽中依次形成第一氧化膜101、第二氮化膜102和第三氧化膜103，并疊加成
ONO結(jié)構(gòu)的底部介質(zhì)層，各層厚度可以根據(jù)實(shí)際需要選擇；
[0008]填充第一層多晶硅，并對(duì)第一層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，由反刻蝕后的第一層多晶硅形成源多晶娃104;
[0009]對(duì)所述源多晶硅104的頂部進(jìn)行熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層105;
[0010]進(jìn)行濕法腐蝕去除源多晶硅104頂部的溝槽側(cè)面的底部介質(zhì)層的第三氧化膜103;
[0011]進(jìn)行濕法腐蝕去除源多晶硅104頂部的溝槽側(cè)面的底部介質(zhì)層的第二氮化膜102;
[0012]淀積第二層多晶硅，將溝槽完全填充，并對(duì)第二層多晶硅進(jìn)行干法回刻，形成多晶娃柵106。
[0013]在上述器件結(jié)構(gòu)中，柵氧化層采用一步成型的結(jié)構(gòu)，即以底部介質(zhì)層中的第一氧化膜101作為柵氧化層使用，這就造成底部介質(zhì)層中的第二氮化膜102直接與多晶硅柵106接觸，如圖1中的圓圈處所示。如圖2所示，是現(xiàn)有方法形成的器件的電鏡照片，其中第二氮化膜1 2與多晶娃柵106的接觸處如圖中所圈之處，此處容易形成弱點(diǎn)(weak po i n t)，該weak point容易導(dǎo)致IG fail，即柵極到源級(jí)的漏電偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，可以避免雙層?xùn)胖械撞拷橘|(zhì)層的氮化膜與多晶硅柵直接接觸。
[0015]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，包括如下步驟:
[0016]第I步，在溝槽內(nèi)依次形成第一氧化膜、第二氮化膜和第三氧化膜，并疊加成ONO結(jié)構(gòu)的底部介質(zhì)層；
[0017]第2步，在底部介質(zhì)層的表面生長(zhǎng)第一層多晶硅，所述第一層多晶硅將溝槽完全填充；
[0018]第3步，對(duì)第一層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，將溝槽中頂部的第一層多晶硅去除，溝槽底部的第一層多晶硅形成源多晶硅；
[0019]第4步，對(duì)源多晶硅的頂部硅進(jìn)行熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層；
[0020]第5步，去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第三氧化膜；
[0021]第6步，去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第二氮化膜，并對(duì)多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間的第二氮化膜進(jìn)行過(guò)刻蝕，使第二氮化膜的頂部低于多晶硅間隔離氧化層的頂部；
[0022]第7步，在溝槽側(cè)面、多晶硅間隔離氧化層表面以及多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間進(jìn)行高密度等離子體氧化膜淀積，淀積的該氧化膜作為柵氧化層。
[0023]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在第7步之后，在形成有柵氧化層的溝槽內(nèi)完全填充第二層多晶硅，所述第二層多晶硅形成多晶硅柵。
[0024]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在第7步中，多晶硅間隔離氧化層和第一氧化膜之間的柵氧化層與低于多晶硅間隔離氧化層的第二氮化膜接觸。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，形成第二層多晶硅之后對(duì)所述第二層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，去除形成于溝槽外部的第二層多晶硅。
[0026]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽形成于娃外延層中，所述娃外延層形成在娃襯底表面。
[0027]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一氧化膜由氧化硅膜組成，第二氮化膜由氮化硅膜組成，第三氧化膜由氧化硅膜組成。
[0028]本發(fā)明并不是直接采用溝槽型雙層?xùn)臡OS中底部介質(zhì)層的第一氧化膜作為柵氧化層，而是在熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層之后去除底部介質(zhì)層的第三氧化膜和第二氮化膜，并且對(duì)多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間的第二氮化膜進(jìn)行過(guò)刻蝕形成凹陷結(jié)構(gòu)，然后再進(jìn)行高密度等離子體(HDP)氧化膜淀積，利用高密度等離子體淀積的氧化膜在第二氮化膜和后續(xù)形成的多晶硅柵之間形成隔絕，這樣就能夠避免因底部介質(zhì)層中的氮化硅膜與多晶硅柵直接接觸形成弱點(diǎn)從而導(dǎo)致IG fail，即柵極到源級(jí)的漏電偏大，影響器件的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為現(xiàn)有的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為圖1所示器件的電鏡照片；
[0031]圖3為采用本發(fā)明方法形成的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4A至圖4B為采用本發(fā)明方法的各步驟器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明改變介質(zhì)層形貌的方法流程圖；
[0034]圖6為圖3所示器件的電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0035]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。
[0036]如圖5所示，為本發(fā)明改變溝槽型雙層?xùn)臡OS器件中介質(zhì)層形貌的方法流程圖，圖4A至圖4B所示為采用本發(fā)明方法各步驟的器件溝槽柵結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為采用本發(fā)明方法形成介質(zhì)層的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]在形成雙層?xùn)胖?，首先需要采用光刻刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底的柵極形成區(qū)域中形成溝槽，其中在所述半導(dǎo)體襯底表面形成有硅外延層，所述溝槽形成于所述硅外延層中，該工藝與現(xiàn)有技術(shù)相同，故不再贅述。
[0038]本發(fā)明提供的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，包括如下步驟:
[0039]第I步，如圖4A所示，在溝槽底部表面和側(cè)壁表面依次形成第一氧化膜101、第二氮化膜102和第三氧化膜103，所述第一氧化膜101、第二氮化膜102和第三氧化膜103疊加構(gòu)成ONO結(jié)構(gòu)的底部介質(zhì)層;所述底部介質(zhì)層也延伸到所述溝槽外部的娃外延層表面；
[0040]較佳為，所述第一氧化膜101由氧化硅膜組成，所述第二氮化膜102由氮化硅膜組成，所述第三氧化膜103由氧化硅膜組成；
[0041]第2步，在所述底部介質(zhì)層的表面生長(zhǎng)第一層多晶硅，所述第一層多晶硅將溝槽完全填充；
[0042]第3步，如圖4A所示，對(duì)第一層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，該反刻蝕將所述溝槽外部的第一層多晶硅完全去除，同時(shí)將溝槽中頂部的第一層多晶硅去除，保留于溝槽底部的第一層多晶娃形成源多晶娃104;
[0043]第4步，如圖4B所示，采用熱氧化工藝對(duì)源多晶硅104上的頂部硅進(jìn)行熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層105，該多晶硅間隔離氧化層105的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置；
[0044]第5步，如圖4B所示，進(jìn)行濕法腐蝕，去除多晶硅間隔離氧化層105上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第三氧化膜103;
[0045]第6步，接著進(jìn)行濕法腐蝕，去除多晶硅間隔離氧化層105上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第二氮化膜102，同時(shí)對(duì)多晶硅間隔離氧化層105與第一氧化膜101之間的第二氮化膜102進(jìn)行過(guò)刻蝕，最終使第二氮化膜102的頂部低于多晶硅間隔離氧化層105的頂部從而呈凹陷的結(jié)構(gòu)，如圖4B所示；
[0046]第7步，在溝槽側(cè)壁、多晶硅間隔離氧化層105表面以及多晶硅間隔離氧化層105與第一氧化膜101之間的凹陷處進(jìn)行高密度等離子體氧化膜淀積，淀積的該氧化膜作為柵氧化層107。
[0047]本發(fā)明的柵氧化層與圖1所示的柵氧化層的區(qū)別在于本發(fā)明不是以底部介質(zhì)層中的第一氧化膜直接作為柵氧化層，而是在第一氧化膜上又進(jìn)行高密度等離子體氧化膜淀積后再形成多晶硅柵，這樣就保證了后續(xù)形成的多晶硅柵不會(huì)與底部介質(zhì)層中的第二氮化膜直接接觸。
[0048]在上述第7步之后，在形成有柵氧化層107的溝槽內(nèi)完全填充第二層多晶硅，所述第二層多晶硅形成多晶硅柵106。較佳為，形成所述第二層多晶硅之后還需要對(duì)所述第二層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，從而去除形成于溝槽外部的第二層多晶硅。
[0049]溝槽型雙層?xùn)臡OS的其它結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有方法形成，如后續(xù)依次進(jìn)行基極注入、源極注入、形成層接膜將器件覆蓋、形成接觸孔和正面金屬層等，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)均是現(xiàn)有技術(shù)，故在此不詳加敘述。
[0050]如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法形成的器件的電鏡照片，多晶硅柵以106示出，源多晶硅以104示出。與圖2相比可知，所圈之處的區(qū)域中多晶硅柵106與底部介質(zhì)層中的第二氮化膜102并沒(méi)有直接接觸，因此避免了在此處形成弱點(diǎn)，從而避免弱點(diǎn)導(dǎo)致IG fail，即柵極到源級(jí)的漏電偏大，保證了器件的性能。
[0051]以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，包括如下步驟: 第I步，在溝槽內(nèi)依次形成第一氧化膜、第二氮化膜和第三氧化膜，并疊加成ONO結(jié)構(gòu)的底部介質(zhì)層； 第2步，在底部介質(zhì)層的表面生長(zhǎng)第一層多晶硅，所述第一層多晶硅將溝槽完全填充； 第3步，對(duì)第一層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，將溝槽中頂部的第一層多晶硅去除，溝槽底部的第一層多晶硅形成源多晶硅； 第4步，對(duì)源多晶硅的頂部硅進(jìn)行熱氧化形成多晶硅間隔離氧化層； 第5步，去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第三氧化膜； 第6步，去除多晶硅間隔離氧化層上方的溝槽側(cè)壁的底部介質(zhì)層中的第二氮化膜，并對(duì)多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間的第二氮化膜進(jìn)行過(guò)刻蝕，使第二氮化膜的頂部低于多晶硅間隔離氧化層的頂部； 第7步，在溝槽側(cè)面、多晶硅間隔離氧化層表面以及多晶硅間隔離氧化層與第一氧化膜之間進(jìn)行高密度等離子體氧化膜淀積，淀積的該氧化膜作為柵氧化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，在第7步之后，在形成有柵氧化層的溝槽內(nèi)完全填充第二層多晶硅，所述第二層多晶硅形成多晶硅柵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，在第7步中，多晶硅間隔離氧化層和第一氧化膜之間的柵氧化層與低于多晶硅間隔離氧化層的第二氮化膜接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，形成第二層多晶硅之后對(duì)所述第二層多晶硅進(jìn)行反刻蝕，去除形成于溝槽外部的第二層多晶娃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，所述溝槽形成于娃外延層中，所述娃外延層形成在娃襯底表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善溝槽型雙層?xùn)臡OS中介質(zhì)層形貌的方法，其特征在于，所述第一氧化膜由氧化硅膜組成，第二氮化膜由氮化硅膜組成，第三氧化膜由氧化硅膜組成。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK106098544SQ201610427909
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】陳晨
【申請(qǐng)人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司