使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法，主要利用濕法刻蝕對(duì)采用不同方法成長(zhǎng)的氧化膜具有不同刻蝕速率的原理，在需要去除功率器件溝槽中的局部多晶硅時(shí)，先使用常壓化學(xué)氣相淀積法在溝槽中的柵極多晶硅和柵極氧化膜上淀積一層較疏松的氧化膜；然后使用掩模版和光刻膠定義出需要刻蝕的圖形，利用濕法刻蝕將需要去除的柵極多晶硅上面的氧化膜去除；最后在不使用掩模版和光刻膠的情況下對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕。本發(fā)明不需在表面起伏較大的多晶硅和襯底上進(jìn)行曝光，提高了光刻工藝的穩(wěn)定性；且不需使用光刻膠作為柵極多晶硅刻蝕的阻擋層，在刻蝕過程中避免了多晶硅殘留或硅表面被刻蝕的問題，擴(kuò)大了多晶硅刻蝕工藝窗口。
【專利說明】使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，更具體地講，涉及溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Trench M0SFET)的制造工藝方法，尤其涉及一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]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、轉(zhuǎn)換效率高、開關(guān)速度快的特性。通常，源極多晶硅(第一層多晶硅)電極作為屏蔽電極與源極短接或者單獨(dú)引出，第二層多晶硅電極作為柵極。而在使用深接觸孔方法引出源極多晶硅(第一層多晶硅)的工藝中需要在打開深接觸孔的區(qū)域?qū)⒃礃O多晶硅和中間介質(zhì)層上面的柵極多晶硅全部去除。這道工藝如果使用通常的掩模版加光刻膠的方法，一方面會(huì)因?yàn)闁艠O多晶硅的起伏較大導(dǎo)致曝光工藝中的聚焦有困難；另一方面因?yàn)闁艠O多晶硅刻蝕時(shí)，表面的大量光刻膠會(huì)和刻蝕氣體發(fā)生反應(yīng)生成聚合物，導(dǎo)致刻蝕效果變差，形成柵極多晶硅殘留或?qū)е鹿璞砻姹豢涛g。
[0003]現(xiàn)有柵極多晶硅刻蝕工藝流程如下:
[0004]I)使用傳統(tǒng)功率器件工藝完成了溝槽I的形成；源極多晶硅保護(hù)氧化膜2生長(zhǎng)；源極多晶硅3生長(zhǎng)；源極多晶硅全面反刻蝕至溝槽中間特定深度；兩層多晶硅之間隔離介質(zhì)層4生長(zhǎng)；柵極氧化膜5成長(zhǎng)；柵極多晶硅6成長(zhǎng)及柵極多晶硅6刻蝕至硅表面這些工藝流程；此時(shí)在硅表面有一層?xùn)艠O氧化膜5而柵極多晶硅6表面裸露，見圖1 ;
[0005]2)使用光刻掩模版和光刻膠8定義出需要去除柵極多晶硅的區(qū)域，見圖2 ；
[0006]3)利用光刻膠8做阻擋層，直接使用干法刻蝕方法對(duì)柵極多晶硅6進(jìn)行刻蝕，在刻蝕過程中因表面大量光刻膠和刻蝕氣體反應(yīng)生產(chǎn)大量聚合物影響多晶硅的刻蝕效果，出現(xiàn)棚極多晶娃殘留9或娃表面刻蝕損失10,見圖3。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)使用光刻版和光刻膠定義出需要開深接觸孔連接源極多晶硅的區(qū)域，利用光刻膠做阻擋層，會(huì)在刻蝕過程中因表面大量光刻膠和刻蝕氣體反應(yīng)生產(chǎn)大量聚合物影響多晶硅的刻蝕效果，產(chǎn)生柵極多晶硅殘留9或硅表面刻蝕損失10 (見圖3)，以致無法滿足工藝的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法，解決在使用深接觸孔連接源極多晶硅工藝中，在需要對(duì)局部柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕時(shí)，利用現(xiàn)有的辦法使用光刻膠做阻擋層，因光刻膠和刻蝕氣體反應(yīng)生成聚合物導(dǎo)致多晶硅殘留或硅表面被刻蝕的問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0010]I)使用傳統(tǒng)功率器件工藝完成了溝槽的形成；源極保護(hù)氧化膜生長(zhǎng)；源極多晶硅生長(zhǎng)；源極多晶硅全面反刻蝕至溝槽中間特定深度；兩層多晶硅之間隔離介質(zhì)層生長(zhǎng)；采用熱氧化方法生長(zhǎng)柵極氧化膜；柵極多晶硅成長(zhǎng)及柵極多晶硅刻蝕至硅表面，此時(shí)在硅表面有一層?xùn)艠O氧化膜而柵極多晶硅表面裸露；
[0011]2)使用常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積一層與柵極氧化膜相比膜質(zhì)較疏松的氧化膜；
[0012]3)使用光刻掩模版和光刻膠在氧化膜上定義出需要去除柵極多晶硅的區(qū)域；
[0013]4)利用光刻膠做阻擋層，使用濕法刻蝕將柵極多晶硅去除區(qū)域中柵極多晶硅表面的膜質(zhì)較疏松的氧化膜完全去除，同一區(qū)域中的硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜；
[0014]5)去除光刻膠后，使用干法刻蝕方法對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕，柵極多晶硅裸露區(qū)域被刻蝕，其他區(qū)域因?yàn)楸砻嫒杂醒趸じ采w，所以這些區(qū)域的柵極多晶硅和硅表面都得以保留，從而達(dá)到去除部分區(qū)域柵極多晶硅的目的。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟I)中，所述源極多晶硅保護(hù)氧化膜、的厚度為1100-6000埃；所述源極多晶硅、全面反刻蝕至溝槽、中間的特定深度為1000埃-1400埃；所述隔離介質(zhì)層的厚度為2000-3000埃；所述柵極氧化膜的厚度為450-650埃。
[0016]進(jìn)一步地，在步驟2)中，所述氧化膜的膜厚需要保證在后續(xù)對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，其他不需要去除柵極多晶硅的區(qū)域內(nèi)柵極多晶硅表面的氧化膜和硅表面殘留的柵極氧化膜足夠厚，用來作為這些區(qū)域的刻蝕阻擋層。
[0017]進(jìn)一步地，在步驟2)中，所述氧化膜的厚度為500-1000埃。
[0018]進(jìn)一步地，在步驟4)中，所述使用濕法刻蝕的方法后，同一區(qū)域中的硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜，這層殘留的柵極氧化膜需要保留足夠的厚度在后續(xù)去除柵極多晶硅時(shí)保護(hù)硅表面，這層殘留的柵極氧化膜的厚度為原來柵極氧化膜厚度的70%。
[0019]進(jìn)一步地，在步驟5)中，所述干法刻蝕的刻蝕時(shí)間要求既能將需刻蝕區(qū)域的柵極多晶硅完全去除，又要保證這些區(qū)域硅表面殘留的柵極氧化膜不被完全去除而導(dǎo)致硅表面也被刻蝕。
[0020]和現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的方法，不需要在表面起伏較大的柵極多晶硅和硅上進(jìn)行曝光，提高了光刻工藝中聚焦的穩(wěn)定性；更重要的一點(diǎn)是，利用本發(fā)明所述的方法，在需要開深接觸孔連接源極多晶硅的區(qū)域，對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，使用氧化膜作為刻蝕阻擋層，因表面沒有光刻膠，所以在刻蝕過程中不會(huì)產(chǎn)生大量聚合物導(dǎo)致多晶硅殘留，而且柵極多晶硅的干法刻蝕條件對(duì)氧化膜有很高的刻蝕選擇比，也不會(huì)導(dǎo)致硅表面被刻蝕，從而擴(kuò)大了柵極多晶硅刻蝕的工藝窗口。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1-圖3是現(xiàn)有工藝流程形成的斷面示意圖；其中，
[0022]圖1是完成現(xiàn)有工藝步驟I)后的斷面示意圖。
[0023]圖2是完成現(xiàn)有工藝步驟2)后的斷面示意圖。
[0024]圖3是完成現(xiàn)有工藝步驟3)后的斷面示意圖。
[0025]圖4-圖8是本發(fā)明工藝流程形成的斷面示意圖；其中
[0026]圖4是完成本發(fā)明工藝步驟I)后的斷面示意圖。
[0027]圖5是完成本發(fā)明工藝步驟2)使用常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積一層膜質(zhì)較疏松的氧化膜后的斷面示意圖；
[0028]圖6是完成本發(fā)明工藝步驟3)使用光刻掩模版和光刻膠在這層氧化膜上定義出需要去除柵極多晶硅的區(qū)域的斷面示意圖；
[0029]圖7是完成本發(fā)明工藝步驟4)后的斷面示意圖；
[0030]圖8是完成本發(fā)明工藝步驟5)后的斷面示意圖。
[0031]圖中附圖標(biāo)記說明如下:
[0032]I是溝槽，2是源極多晶硅保護(hù)氧化膜，3是源極多晶硅，4是兩層多晶硅之間隔離介質(zhì)層，5是膜質(zhì)致密的柵極氧化膜，6是柵極多晶硅，7是膜質(zhì)較疏松的氧化膜，8是光刻膠，9是柵極多晶硅殘留；10是硅表面刻蝕損失；11是外延層。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0034]如圖4-圖8所示，本發(fā)明一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法，具體實(shí)現(xiàn)方法舉例如下，該方法具體包括如下步驟:
[0035]I)使用傳統(tǒng)功率器件工藝完成了溝槽I的形成；源極多晶硅保護(hù)氧化膜2生長(zhǎng)(1100-6000埃)；源極多晶硅3生長(zhǎng)；源極多晶硅3全面反刻蝕至溝槽I中間特定深度(1000埃-1400埃)；兩層多晶硅之間隔離介質(zhì)層4生長(zhǎng)(2000-3000埃)；采用本領(lǐng)域常規(guī)的熱氧化方法生長(zhǎng)柵極氧化膜5 (450-650埃)；柵極多晶硅6成長(zhǎng)及柵極多晶硅6刻蝕至硅表面這些工藝流程。此時(shí)在硅表面有一層?xùn)艠O氧化膜5而柵極多晶硅6表面裸露，如圖4所示；
[0036]2)使用常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積一層膜質(zhì)較疏松的氧化膜7 (厚度為500-1000埃)，氧化膜7與柵極氧化膜5相比膜質(zhì)較疏松，氧化膜7的膜厚需要保證在后續(xù)對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，其他不需要去除柵極多晶硅的區(qū)域內(nèi)柵極多晶硅表面的氧化膜和硅表面殘留的柵極氧化膜5足夠厚，用來作為這些區(qū)域的刻蝕阻擋層，例如氧化膜7的厚度大約為500-1000埃，如圖5所示；
[0037]3)使用光刻掩模版和光刻膠8在這層氧化膜7上定義出需要去除柵極多晶硅的區(qū)域，如圖6所示；
[0038]4)利用光刻膠8做阻擋層，使用濕法刻蝕將柵極多晶硅去除區(qū)域中柵極多晶硅表面的較疏松的氧化膜7完全去除。同一區(qū)域中被刻蝕的硅表面因?yàn)槌幸粚幽べ|(zhì)較疏松的氧化膜7外底部還有一層膜質(zhì)致密的柵極氧化膜5 (450-650埃)，濕法刻蝕對(duì)這層?xùn)艠O氧化膜5的刻蝕速率較對(duì)常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積的氧化膜7刻蝕速率相差較大，所以當(dāng)柵極多晶硅6表面上的氧化膜7被完全去除時(shí)，硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜5，這層殘留的柵極氧化膜5需要保留足夠的厚度在后續(xù)去除柵極多晶硅時(shí)保護(hù)硅表面，該殘留的柵極氧化膜5的厚度約為原來柵極氧化膜5厚度的70%左右，如圖7所示；
[0039]5)去除光刻膠8后，使用干法刻蝕方法對(duì)柵極多晶硅6進(jìn)行刻蝕。柵極多晶硅6裸露區(qū)域被刻蝕，其他區(qū)域因?yàn)楸砻嫒杂醒趸?覆蓋，所以這些區(qū)域的柵極多晶硅6和硅表面都得以保留；從而達(dá)到去除部分區(qū)域柵極多晶硅的目的，其刻蝕時(shí)間要求既可以將需刻蝕區(qū)域的柵極多晶硅6完全去除，又要保證這些區(qū)域硅表面殘留的柵極氧化膜5不被完全去除而導(dǎo)致硅表面也被刻蝕，如圖8所示。
[0040]本發(fā)明主要利用了濕法刻蝕對(duì)采用不同方法成長(zhǎng)的氧化膜具有不同刻蝕速率的原理，在需要去除功率器件溝槽中的局部多晶硅時(shí)，先使用常壓化學(xué)氣相淀積的方法在溝槽中的柵極多晶硅和硅表面的使用熱氧化成長(zhǎng)方法形成的柵極氧化膜上再淀積一層膜質(zhì)較疏松的氧化膜；然后使用掩模版定義出需要刻蝕的區(qū)域，利用濕法刻蝕將需要去除的柵極多晶硅上面的這層氧化膜完全去除，而同一區(qū)域中被刻蝕的硅表面因?yàn)槌幸粚幽べ|(zhì)較疏松的氧化膜外底部還有一層膜質(zhì)致密的柵極氧化膜，濕法刻蝕對(duì)這層?xùn)艠O氧化膜的刻蝕速率較對(duì)常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積的氧化膜刻蝕速率相差較大，所以當(dāng)柵極多晶硅表面上的氧化膜被完全去除時(shí)，硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜；最后去除光刻膠后，利用表面的氧化膜作為刻蝕阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕，達(dá)到去除部分區(qū)域柵極多晶硅的目的。本發(fā)明所述的這種方法不需要在表面起伏較大的柵極多晶硅和硅上進(jìn)行曝光，提高了光刻工藝中聚焦的穩(wěn)定性；更重要的一點(diǎn)是，利用本發(fā)明所述的方法，在需要開深接觸孔連接源極多晶硅的區(qū)域，對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，使用氧化膜作為刻蝕阻擋層，因表面沒有光刻膠，所以在刻蝕過程中不會(huì)產(chǎn)生大量聚合物導(dǎo)致多晶硅殘留，而且柵極多晶硅的干法刻蝕條件對(duì)氧化膜有很高的刻蝕選擇比，也不會(huì)導(dǎo)致硅表面被刻蝕。從而擴(kuò)大了柵極多晶硅刻蝕的工藝窗口。
【權(quán)利要求】
1.一種使用氧化膜做阻擋層對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行刻蝕的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)使用傳統(tǒng)功率器件工藝完成了溝槽(I)的形成；源極保護(hù)氧化膜(2)生長(zhǎng)；源極多晶硅(3)生長(zhǎng)；源極多晶硅(3)全面反刻蝕至溝槽中間特定深度；兩層多晶硅之間隔離介質(zhì)層(4)生長(zhǎng)；采用熱氧化方法生長(zhǎng)柵極氧化膜(5);柵極多晶硅(6)成長(zhǎng)及柵極多晶硅(6)刻蝕至娃表面,此時(shí)在娃表面有一層?xùn)艠O氧化膜(5)而柵極多晶娃(6)表面裸露； 2)使用常壓化學(xué)氣相淀積方法淀積一層與柵極氧化膜(5)相比膜質(zhì)較疏松的氧化膜(7)； 3)使用光刻掩模版和光刻膠在氧化膜(7)上定義出需要去除柵極多晶硅的區(qū)域； 4)利用光刻膠(8)做阻擋層，使用濕法刻蝕將柵極多晶硅去除區(qū)域中柵極多晶硅表面的膜質(zhì)較疏松的氧化膜(7)完全去除，同一區(qū)域中的硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜(5)； 5)去除光刻膠(8)后，使用干法刻蝕方法對(duì)柵極多晶硅(6)進(jìn)行刻蝕，柵極多晶硅裸露區(qū)域被刻蝕，其他區(qū)域因?yàn)楸砻嫒杂醒趸?7)覆蓋，所以這些區(qū)域的柵極多晶硅和硅表面都得以保留，從而達(dá)到去除部分區(qū)域柵極多晶硅的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟I)中，所述源極多晶硅保護(hù)氧化膜⑵的厚度為1100-6000埃；所述源極多晶硅(3)全面反刻蝕至溝槽⑴中間的特定深度為1000埃-1400埃；所述隔離介質(zhì)層(4)的厚度為2000-3000埃；所述柵極氧化膜(5)的厚度為450-650埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟2)中，所述氧化膜(7)的膜厚需要保證在后續(xù)對(duì)柵極多晶硅進(jìn)行干法刻蝕時(shí)，其他不需要去除柵極多晶硅的區(qū)域內(nèi)柵極多晶硅表面的氧化膜和硅表面殘留的柵極氧化膜(5)足夠厚，用來作為這些區(qū)域的刻蝕阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，在步驟2)中，所述氧化膜(7)的厚度為 500-1000 埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟4)中，所述使用濕法刻蝕的方法后，同一區(qū)域中的硅表面仍留有一層?xùn)艠O氧化膜，這層殘留的柵極氧化膜需要保留足夠的厚度在后續(xù)去除柵極多晶硅時(shí)保護(hù)硅表面，這層殘留的柵極氧化膜的厚度為原來柵極氧化膜厚度的70%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟5)中，所述干法刻蝕的刻蝕時(shí)間要求既能將需刻蝕區(qū)域的柵極多晶硅完全去除，又要保證這些區(qū)域硅表面殘留的柵極氧化膜不被完全去除而導(dǎo)致硅表面也被刻蝕。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK104347375SQ201310330633
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】張博, 李陸萍 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司