CN104282542B - 解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，包括：1）在外延衬底上生长保护环场氧后，用光刻胶定义出保护环场氧区域，刻蚀出保护环场氧侧壁；2）去除光刻胶，在外延衬底和保护环场氧的表面淀积二氧化硅；3）刻蚀二氧化硅，仅在保护环场氧侧壁上形成一层二氧化硅侧墙；4）生长栅极氧化膜，并通过生长栅极氧化膜的生长工艺使二氧化硅侧墙致密化；5）淀积栅极多晶硅；6）通过光刻胶曝光和刻蚀，刻出多晶硅栅极，并去除保护环场氧侧壁的多晶硅残留。本发明解决了传统工艺中多晶硅在场氧侧壁上因纵向厚度过厚而无法在多晶硅刻蚀时去除干净的问题。

Description

解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路领域中的解决多晶硅残留的方法，特别是涉及一种解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法。
背景技术
MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。典型的超级结产品以平面栅型超级结MOSFET为主。超级结MOSFET能在不降低器件耐压能力的情况下，降低了导通电阻，使其可以产生具有每单位面积更低的导通电阻。
然而，由于超级结MOSFET需要在保护环区域生长一层厚场氧，其经过干法和湿法刻蚀之后的保护环场氧侧壁的坡度仍比较陡直，使后续淀积在场氧侧壁上多晶硅的纵向厚度很厚，无法在正常的多晶硅刻蚀时去除，即不利于多晶硅刻蚀，易在保护环场氧侧壁形成多晶硅残留（如图1所示），影响器件的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法。该方法利用氧化膜侧墙工艺来减缓保护环场氧侧壁的坡度，从而减小后续淀积在场氧侧壁上多晶硅的纵向厚度，解决了传统工艺中多晶硅在场氧侧壁上因纵向厚度过厚而无法在多晶硅刻蚀时去除干净的问题。
为解决上述技术问题，本发明的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，包括步骤：
1）在外延衬底上生长保护环场氧后，用光刻胶定义出保护环场氧区域，刻蚀出保护环场氧侧壁；
2）去除光刻胶，在外延衬底和保护环场氧的表面淀积一层二氧化硅；
3）刻蚀（回刻）步骤2）淀积的二氧化硅，可仅在保护环场氧侧壁上形成一层二氧化硅侧墙；
4）在外延衬底、二氧化硅侧墙和保护环场氧的表面，生长栅极氧化膜，并通过生长栅极氧化膜的生长工艺使二氧化硅侧墙致密化；
5）在栅极氧化膜表面，淀积栅极多晶硅，其中，在二氧化硅侧墙表面上方形成纵向厚度低于两倍淀积厚度的多晶硅；
6）通过光刻胶曝光和刻蚀，刻出多晶硅栅极，并去除保护环场氧侧壁的多晶硅残留。
所述步骤1）中，刻蚀的方法为干法和湿法刻蚀相结合的刻蚀方法；所述保护环场氧侧壁是具有一定斜角但整体形貌仍比较陡直，如对于6000～8000埃的保护环场氧，经刻蚀之后，保护环场氧侧壁的斜角为68～72°。
所述步骤2）中，淀积的方法，包括：化学气相淀积；二氧化硅的厚度不低于栅极多晶硅的膜厚。
所述步骤3）中，刻蚀的方法为干法刻蚀；所述二氧化硅侧墙是一层坡度低于60°的二氧化硅侧墙。
所述步骤4）中，生长栅极氧化膜中的生长工艺包括：热氧工艺。
所述步骤5）中，淀积栅极多晶硅的方法，包括：化学气相淀积。
所述步骤6）中，刻蚀的方法，包括：带过刻蚀量的干法刻蚀。
本发明在现有超级结产品的传统工艺基础上，通过在保护环场氧刻蚀完之后，淀积一层二氧化硅，其厚度要求不低于栅极多晶硅的膜厚，然后，利用干法刻蚀回刻掉之前淀积上去的二氧化硅，在原本陡直的保护环场氧侧壁再形成一层坡度较缓的二氧化硅侧墙，即通过在保护环场氧刻蚀之后增加化学气相淀积二氧化硅和二氧化硅回刻工序，在保护环场氧侧壁再形成一层侧墙，将保护环场氧侧壁坡度做缓，以减小淀积在保护环场氧侧壁上多晶硅栅的纵向厚度，从而在多晶硅刻蚀时将保护环场氧侧壁的多晶硅去除干净，提高产品的终端性能和可靠性。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是保护环场氧侧壁存在多晶硅残留的SEM（扫描电镜）图；
图2是保护环场氧曝光、刻蚀后的示意图；
图3是化学气相淀积二氧化硅后的示意图；
图4是干法回刻二氧化硅后的示意图；
图5是生长栅极氧化膜后的示意图；
图6是淀积多晶硅后的示意图；
图7是多晶硅栅曝光、刻蚀后的示意图。
图中附图标记说明如下：
1为外延衬底，2为保护环场氧，21为保护环场氧侧壁，3为光刻胶，4为化学气相淀积的二氧化硅，41为二氧化硅侧墙，5为栅极氧化膜，6为栅极多晶硅。
具体实施方式
本发明的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，包括步骤：
1）按常规的生长工艺（如热氧工艺）在外延衬底1上生长一层保护环场氧2后，用光刻胶3定义出保护环场氧2区域，并采用干法和湿法刻蚀相结合的刻蚀方法，刻蚀出保护环场氧侧壁21（如图2所示）；
其中，保护环场氧侧壁21是具有一定斜角但整体形貌仍比较陡直，如对于6000～8000埃的保护环场氧2，经刻蚀之后，保护环场氧侧壁21的斜角约为68～72°；
2）去除光刻胶3，在外延衬底1和保护环场氧2的表面，经化学气相淀积法淀积一层二氧化硅4（如图3所示）；
其中，二氧化硅4的厚度不低于栅极多晶硅6的膜厚。
3）干法刻蚀（回刻）步骤2）淀积的二氧化硅4，可仅在保护环场氧侧壁21上形成一层坡度低于60°的二氧化硅侧墙41（如图4所示），即在原本的保护环场氧侧壁21上形成一层坡度较缓的侧墙；
如通过回刻4000埃的二氧化硅4，可以在原本70°的保护环场氧侧壁21上形成约55°的二氧化硅侧墙41；
4）在外延衬底1、二氧化硅侧墙41和保护环场氧2的表面，经常规的热氧工艺生长栅极氧化膜5，并通过生长栅极氧化膜5的生长工艺（热氧工艺）使二氧化硅侧墙41致密化（如图5所示）；
5）在栅极氧化膜5表面，经化学气相淀积法淀积栅极多晶硅6（如图6所示），其中，在坡度低于60°的二氧化硅侧墙41表面形成纵向厚度低于两倍淀积厚度的多晶硅，如淀积4000埃的栅极多晶硅6，则在二氧化硅侧墙41表面形成纵向厚度低于8000埃的多晶硅；
6）通过光刻胶曝光和带有少量过刻蚀量的干法刻蚀，刻出多晶硅栅极，并利用过刻蚀量去除保护环场氧2侧壁的多晶硅残留（如图7所示）。
按照上述步骤进行操作后，本发明在保护环场氧2刻蚀完之后，通过氧化膜侧墙工艺使保护环场氧的侧壁坡度变缓，减小了后续淀积在保护环场氧侧壁21上多晶硅的纵向厚度，从而确保在多晶硅刻蚀时将保护环场氧侧壁21的多晶硅去除干净。

Claims (7)

1.一种解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于，包括步骤：
1）在外延衬底上生长保护环场氧后，用光刻胶定义出保护环场氧区域，刻蚀出保护环场氧侧壁；
2）去除光刻胶，在外延衬底和保护环场氧的表面淀积一层二氧化硅；
3）刻蚀步骤2）淀积的二氧化硅，仅在保护环场氧侧壁上形成一层坡度低于60°的二氧化硅侧墙；
4）在外延衬底、二氧化硅侧墙和保护环场氧的表面，生长栅极氧化膜，并通过生长栅极氧化膜的生长工艺使二氧化硅侧墙致密化；
5）在栅极氧化膜表面，淀积栅极多晶硅，其中，在二氧化硅侧墙表面上方形成纵向厚度低于两倍淀积厚度的多晶硅；
6）通过光刻胶曝光和刻蚀，刻出多晶硅栅极，并去除保护环场氧侧壁的多晶硅残留。
2.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤1）中，刻蚀的方法为干法和湿法刻蚀相结合的刻蚀方法；
所述保护环场氧侧壁中，对于厚度在6000～8000埃的保护环场氧，经刻蚀之后，保护环场氧侧壁的斜角为68～72°。
3.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤2）中，淀积的方法，包括：化学气相淀积；
二氧化硅的厚度不低于栅极多晶硅的膜厚。
4.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤3）中，刻蚀的方法为干法刻蚀。
5.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤4）中，生长栅极氧化膜中的生长工艺包括：热氧工艺。
6.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤5）中，淀积栅极多晶硅的方法，包括：化学气相淀积。
7.如权利要求1所述的解决超级结产品保护环场氧侧壁多晶硅残留的方法，其特征在于：所述步骤6）中，刻蚀的方法，包括：带过刻蚀量的干法刻蚀。
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