半導(dǎo)體器件的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟：提供半導(dǎo)體基底，半導(dǎo)體基底包括高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)；形成第一柵氧化層和第二柵氧化層；第一柵氧化層的厚度大于第二柵氧化層的厚度；在第一柵氧化層和第二柵氧化層的表面分別形成第一多晶硅柵和第二多晶硅柵；以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜刻蝕第一柵氧化層和第二柵氧化層，直至將第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度；形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)。上述半導(dǎo)體器件的制備方法，刻蝕過程無需再增加單獨(dú)的光刻工藝步驟來對高壓器件區(qū)的第一柵氧化層進(jìn)行減薄，簡化了工藝步驟的同時也節(jié)省了一層光罩，降低了工藝成本。
【專利說明】
半導(dǎo)體器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路產(chǎn)品中，很多需要用到高壓器件(例如高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管)，其包括源極、漏極以及柵極，且工作電壓在10?40V區(qū)間。這類產(chǎn)品在生產(chǎn)工藝過程通常需要使用較厚(> 300埃，以實(shí)現(xiàn)較高的工作電壓)的氧化層作為高壓器件的柵氧。由于高壓器件源漏極注入(N+，P+)通常能量小劑量大，如果高壓器件的源漏極區(qū)域剩余氧化層厚度較厚(> 250埃)，源漏極離子注入將會達(dá)不到硅表面，導(dǎo)致不能形成表面高摻雜區(qū)，造成器件特性異常。此外，源漏極區(qū)還需要形成金屬硅化物(salicide)，如果沒有專門的步驟把高壓器件的源漏極區(qū)域殘留氧化層減薄，那么金屬硅化物阻擋層(Salicide Block,SAB)蝕刻之后，高壓器件的源漏極區(qū)域會殘余> 100埃的氧化層，從而導(dǎo)致高壓器件的源漏極區(qū)域不能正常形成金屬硅化物，造成器件異常。
[0003]傳統(tǒng)的高壓器件的制備過程通常是與低壓器件集成制備的。在柵氧化層形成的過程中，高壓器件(HVNMOS)表面形成柵氧化層(HVGOX)厚度大于低壓器件(LVNMOS)表面的柵氧化層(LVGOX)厚度，如圖1所示。其中，HVPW是指高壓器件區(qū)域的P講，LVPW是指低壓器件區(qū)域的P阱，NDDD則為N型雙擴(kuò)散區(qū)。因此，在多晶硅(poly)圖形形成之后，需要加一個特殊的層次，用光刻膠把低壓器件區(qū)域蓋起來，而把所有高壓器件露出來(如圖2所示)，再用干法腐蝕把高壓區(qū)域的氧化層吃薄，剩余氧化層厚度一般控制在50?150埃，如圖3所示。這樣高、低壓器件區(qū)域的氧化層厚度差異不超過100埃，后續(xù)源漏注入和金屬硅化物形成才不會受到影響。這種制備方法雖然能夠達(dá)到工藝目的，但是工藝流程較為復(fù)雜，導(dǎo)致時間和工藝成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對上述問題，提供一種工藝簡單且成本較低的半導(dǎo)體器件的制備方法。
[0005]—種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟:提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)；在所述半導(dǎo)體基底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上分別形成第一柵氧化層和第二柵氧化層；所述第一柵氧化層的厚度大于所述第二柵氧化層的厚度；在所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層的表面分別形成第一多晶硅柵和第二多晶硅柵；以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜刻蝕所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度；形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)。
[0006]在其中一個實(shí)施例中，所述以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜刻蝕所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度的步驟具體為:以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜，并采用氟碳化合物氣體對所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層進(jìn)行干法刻蝕，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度。
[0007]在其中一個實(shí)施例中，以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜，并采用氟碳化合物氣體對所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層進(jìn)行干法刻蝕，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度的步驟之后還包括步驟:以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜對所述高壓器件區(qū)表面和所述低壓器件區(qū)表面進(jìn)行濕法腐蝕。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述氟碳化合物氣體包括CH4氣體和CHF 3氣體中的至少一種。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述目標(biāo)厚度為50?150埃。
[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述第一柵氧化層的厚度為300?700埃。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，所述第二柵氧化層的厚度為20?80埃。
[0012]在其中一個實(shí)施例中，所述形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)的步驟之中，形成的側(cè)墻結(jié)構(gòu)為由氧化層、氮化硅層以及氧化層組成的三層結(jié)構(gòu)。
[0013]在其中一個實(shí)施例中，所述提供半導(dǎo)體基底的步驟具體為:提供襯底；在所述襯底上制備溝槽隔離結(jié)構(gòu)并進(jìn)行表面平坦化處理；在所述襯底上進(jìn)行第一導(dǎo)電類型離子注入形成第一導(dǎo)電類型阱；在所述第一導(dǎo)電類型阱中進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入形成第二導(dǎo)電類型雙擴(kuò)散區(qū)；所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的電性相反。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型為P型、所述第二導(dǎo)電類型為N型，或者所述第一導(dǎo)電類型為N型、所述第二導(dǎo)電類型為P型。
[0015]上述半導(dǎo)體器件的制備方法中，對高壓器件區(qū)上的第一柵氧化層和低壓器件區(qū)上的第二柵氧化層的刻蝕是以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜同步進(jìn)行的，刻蝕過程無需再增加單獨(dú)的光刻工藝步驟來對高壓器件區(qū)的第一柵氧化層進(jìn)行減薄，簡化了工藝步驟的同時也節(jié)省了一層光罩，降低了工藝成本。
【附圖說明】
[0016]圖1?圖3為傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的制備過程中對半導(dǎo)體器件的高壓器件區(qū)的柵氧化層進(jìn)行刻蝕的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的制備方法的流程圖；
[0018]圖5為圖4所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中SllO的具體流程圖；
[0019]圖6為圖5所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S114后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7為圖5所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S118后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖8為圖4所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S120后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖9為圖4所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S130后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖10為圖4所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S140后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖11為圖4所示的半導(dǎo)體器件的制備方法中完成步驟S150后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]在本說明書和附圖中，分配給層或區(qū)域的參考標(biāo)記N和P表示這些層或區(qū)域分別包括大量電子或空穴。進(jìn)一步地，分配給N或P的參考標(biāo)記+和一表示摻雜劑的濃度高于或低于沒有這樣分配到標(biāo)記的層中的濃度。在下文的優(yōu)選實(shí)施例的描述和附圖中，類似的組件分配有類似的參考標(biāo)記且該處省略其冗余說明。
[0027]—種半導(dǎo)體器件的制備方法，可以同時制備低壓器件和高壓器件。其中，高壓和低壓是相對于同時制備的器件的工作電壓而言的，即同時制備的器件中的工作電壓較高的器件為高壓器件，工作電壓較低的器件則為低壓器件。在本實(shí)施例中，制備的低壓器件和高壓器件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(M0S管)。
[0028]圖4為一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟。
[0029]S110，提供半導(dǎo)體基底。
[0030]半導(dǎo)體器件需要同時制備低壓器件和高壓器件，因此提供的半導(dǎo)體基底包括高壓器件區(qū)以及低壓器件區(qū)。在本實(shí)施例中，步驟SllO的具體流程如圖5所示，包括步驟S112 ?S118。
[0031]SI 12，提供襯底。
[0032]S114，在襯底上制備溝槽隔離結(jié)構(gòu)并進(jìn)行表面平坦化。
[0033]在襯底表面形成光刻阻擋層，并對光刻阻擋層進(jìn)行光刻形成窗口區(qū)域后對襯底硅進(jìn)行腐蝕形成溝槽結(jié)構(gòu)。對形成的溝槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行絕緣介質(zhì)填充形成溝槽隔離結(jié)構(gòu)(ShallowTrench Isolat1n，STI)。在本實(shí)施例中，還會對形成的溝槽隔離結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)處理，以實(shí)現(xiàn)器件表面的平坦化。根據(jù)不同的技術(shù)要求，溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽(trench)的深度約為3000?8000埃。圖6為完成步驟S114后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，202為襯底，204則為溝槽隔離結(jié)構(gòu)。溝槽隔離結(jié)構(gòu)204形成于高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)中。
[0034]S116，在襯底上進(jìn)行第一導(dǎo)電類型離子的注入形成第一導(dǎo)電類型阱。
[0035]S118，在第一導(dǎo)電類型阱中進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入形成第二導(dǎo)電類型雙擴(kuò)散區(qū)。
[0036]圖7為執(zhí)行步驟S118后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7，在襯底202的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)分別形成有第一導(dǎo)電類型阱206和306，在第一導(dǎo)電類型阱206上形成有第二導(dǎo)電類型雙擴(kuò)散區(qū)(double diffused drain，DDD)208。第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的電性相反。在本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。在其他的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型也可以為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。
[0037]完成步驟S118后即完成了對半導(dǎo)體基底的制備。
[0038]S120，形成第一柵氧化層和第二柵氧化層。
[0039]形成第一柵氧化層和第二柵氧化層的方法通過傳統(tǒng)的制備方法即可獲得。圖8為完成步驟S120后的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在高壓器件區(qū)表面形成第一柵氧化層210，并在低壓器件區(qū)表面形成第二柵氧化層310。第一柵氧化層210的厚度大于第二柵氧化層310的厚度。這是因?yàn)楦邏浩骷墓ぷ麟妷罕鹊蛪浩骷墓ぷ麟妷焊?，因此需要使用較厚的柵氧化層才能夠滿足要求。在本實(shí)施例中，形成的第一柵氧化層210的厚度為300?700埃，第二柵氧化層310的厚度為20?80埃。
[0040]S130，在第一柵氧化層和第二柵氧化層的表面分別形成第一多晶硅柵和第二多晶娃柵。
[0041]圖9為完成步驟S130后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在第一柵氧化層210的表面形成有第一多晶硅柵212，在第二柵氧化層310的表面形成有第二多晶硅柵312。
[0042]S140，以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜刻蝕第一柵氧化層和第二柵氧化層。
[0043]對第一柵氧化層和第二柵氧化層的刻蝕是以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜同步進(jìn)行的。具體地，以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜并采用氟碳化合物氣體對第一柵氧化層和第二柵氧化層進(jìn)行刻蝕，直至將第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度。在本實(shí)施例中，第一柵氧化層的目標(biāo)厚度為50?150埃。氟碳化合物氣體包括CH4氣體和CHF3氣體中的至少一種。當(dāng)然，氟碳化合物氣體也可以采用其他碳原子數(shù)與氟原子數(shù)之比較低的氟碳化合物，以避免形成過多的聚合物(polymer)，使得難以通過濕法腐蝕去除。在本實(shí)施例中，氟碳化合物氣體為由CHjP CHF3組成的氣體組合。由于第二柵氧化層的厚度小于第一柵氧化層的厚度，因此在干法刻蝕結(jié)束后，低壓器件區(qū)的第二柵氧化層已經(jīng)被刻蝕掉，并且部分硅襯底也被刻蝕?？涛g掉的硅襯底的厚度在30?70埃，一般為50埃左右。因此，刻蝕后會使得低壓器件區(qū)的襯底平面比高壓器件區(qū)的襯底平面低50埃左右。由于低壓器件區(qū)的硅刻蝕量較小，不會影響器件性能。圖10為完成步驟S140后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，在完成S140后還會進(jìn)行快速熱氧化處理。
[0044]在其他的實(shí)施例中，在完成干法刻蝕后，還會繼續(xù)以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜對低壓器件區(qū)和高壓器件區(qū)表面進(jìn)行濕法腐蝕。濕法腐蝕的過程中會將高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)表面的殘留物以及刻蝕產(chǎn)生的聚合物去除。
[0045]S150，形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)。
[0046]在本實(shí)施例中，側(cè)墻結(jié)構(gòu)為由氧化層、氮化硅層以及氧化層組成的三層結(jié)構(gòu)。因此，在側(cè)墻刻蝕(Spacer etch)后，高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)殘留氧化層都很薄，一般低于100埃。在進(jìn)行側(cè)墻刻蝕形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)后，還會進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)。圖11為完成步驟S150后半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]上述半導(dǎo)體器件的制備方法，對高壓器件區(qū)上的第一柵氧化層和低壓器件區(qū)上的第二柵氧化層的刻蝕是以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜同步進(jìn)行的，刻蝕過程無需再增加單獨(dú)的光刻工藝步驟來對高壓器件區(qū)的第一柵氧化層進(jìn)行減薄，簡化了工藝步驟的同時也節(jié)省了一層光罩，降低了工藝成本。
[0048]傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的制備過程中，在完成高壓器件區(qū)的柵氧化層的減薄過程中，會在低壓器件區(qū)形成光刻膠層將低壓器件區(qū)覆蓋起來，而將所有高壓器件區(qū)露出來，再用干法刻蝕對高壓器件區(qū)的柵氧化層減薄。這種方法雖然能夠達(dá)到工藝目的，但是工藝步驟較多，流程較長，導(dǎo)致時間成本和工藝成本明顯提高。而本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件的制備方法，克服了傳統(tǒng)的制備過程中所存在的偏見，以第一多晶硅柵和第二多晶硅柵為掩膜直接對第一柵氧化層和第二柵氧化層進(jìn)行刻蝕，從而將第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度，并使得第一柵氧化層被全部刻蝕掉，雖然會帶來一定量的硅襯底損失，但是由于刻蝕量較小，并不會器件性能產(chǎn)生影響。因此，本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件的制備方法，在能夠?qū)崿F(xiàn)器件制備的工藝目的的同時夠省去了傳統(tǒng)工藝中的一大段光刻工藝，節(jié)省了一層光罩，從而使得工藝簡單且成本較低。
[0049]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0050]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟: 提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底包括高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)； 在所述半導(dǎo)體基底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上分別形成第一柵氧化層和第二柵氧化層；所述第一柵氧化層的厚度大于所述第二柵氧化層的厚度； 在所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層的表面分別形成第一多晶硅柵和第二多晶娃柵； 以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜刻蝕所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度； 形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜刻蝕所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度的步驟具體為: 以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜，并采用氟碳化合物氣體對所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層進(jìn)行干法刻蝕，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜，并采用氟碳化合物氣體對所述第一柵氧化層和所述第二柵氧化層進(jìn)行干法刻蝕，直至將所述第一柵氧化層的厚度刻蝕至目標(biāo)厚度的步驟之后還包括步驟: 以所述第一多晶硅柵和所述第二多晶硅柵為掩膜對所述高壓器件區(qū)表面和所述低壓器件區(qū)表面進(jìn)行濕法腐蝕。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述氟碳化合物氣體包括CH4氣體和CHF 3氣體中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述目標(biāo)厚度為50?150埃。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述第一柵氧化層的厚度為300?700埃。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述第二柵氧化層的厚度為20?80埃。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述形成側(cè)墻結(jié)構(gòu)并進(jìn)行源漏極離子注入形成源漏極引出區(qū)的步驟之中，形成的側(cè)墻結(jié)構(gòu)為由氧化層、氮化硅層以及氧化層組成的三層結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述提供半導(dǎo)體基底的步驟具體為: 提供襯底； 在所述襯底上制備溝槽隔離結(jié)構(gòu)并進(jìn)行表面平坦化處理； 在所述襯底上進(jìn)行第一導(dǎo)電類型離子注入形成第一導(dǎo)電類型阱； 在所述第一導(dǎo)電類型阱中進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入形成第二導(dǎo)電類型雙擴(kuò)散區(qū)；所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的電性相反。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型為P型、所述第二導(dǎo)電類型為N型，或者所述第一導(dǎo)電類型為N型、所述第二導(dǎo)電類型為P型。
【文檔編號】H01L21/8234GK106033744SQ201510102667
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月9日
【發(fā)明人】李偉, 郝龍, 金炎, 王德進(jìn)
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司