專利名稱：在溝槽底部制備氧化膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在溝槽底部制備介質(zhì)膜的方法，特別涉及一種在溝槽底部制作氧 化膜的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的溝槽制作技術(shù)中，不論是利用光刻膠來(lái)做掩膜保護(hù)還是利用介質(zhì)膜來(lái)做掩 膜保護(hù)，在溝槽刻蝕完成，得到所需要的溝槽形狀后(溝槽深度、寬度和形貌)，就生長(zhǎng)熱氧 化膜來(lái)做器件的柵氧化膜。再通過(guò)生長(zhǎng)多晶硅填充溝槽，并通過(guò)對(duì)多晶硅進(jìn)行回刻或化學(xué) 機(jī)械研磨來(lái)將硅表面的多晶硅去除，再進(jìn)行阱注入，源注入和P+區(qū)的注入，得到如圖1所示 的器件結(jié)構(gòu)。在這一結(jié)構(gòu)中，溝槽底部的氧化膜厚度與溝槽側(cè)壁的柵氧化膜厚度基本一致， 因此柵-漏之間的疊加電容較大，這在器件單元密度高時(shí)問題更加嚴(yán)重。但是追求小的單 元面積、即高的單元密度，可以減小器件的導(dǎo)通電阻，降低器件的功耗，是功率器件一直的 努力目標(biāo)之一。因此在高密度下如何解決柵-漏疊加電容大，開關(guān)速度受影響的問題，也就 是使溝槽型功率器件既能減小功耗又能有好的開關(guān)特性就很有意義。為了減少柵-漏之間 的疊加電容，有些建議采取先成長(zhǎng)氧化硅再成長(zhǎng)不摻雜的多晶硅或不定型硅，再通過(guò)化學(xué) 機(jī)械研磨、回刻、再氧化的方式形成一個(gè)在溝槽下部用氧化硅包住不摻雜的硅的介質(zhì)，然后 再進(jìn)行一般工藝的柵氧化、多晶柵生長(zhǎng)工藝，但這一方法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本很高。另一種 建議是在溝槽中填滿介質(zhì)后再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨或回刻、然后將溝槽中介質(zhì)進(jìn)行刻蝕直到 需要留下的底部介質(zhì)。但這一建議能得到的底部介質(zhì)膜厚度均勻性差、在側(cè)墻邊的氧化膜 不能在需要的同一平面內(nèi)被刻蝕等，都使它不能滿足批量生產(chǎn)的需要。因此至今，大多的溝 槽型功率器件仍是圖1所示的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在溝槽底部制備氧化膜的方法，其能在溝槽 底部制作較厚的氧化膜。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的在溝槽底部制備氧化膜的方法，在襯底上刻蝕形 成溝槽之后，包括如下步驟1)在溝槽內(nèi)生長(zhǎng)襯墊氧化膜；2)在整個(gè)襯底上淀積氮化硅，使襯底上表面和溝槽內(nèi)壁均淀積有氮化硅層；3)對(duì)氮化硅層進(jìn)行回刻以去除溝槽底部的氮化硅，在溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻， 之后濕法腐蝕溝槽底部的襯墊氧化膜，同時(shí)腐蝕位于氮化硅側(cè)墻底部的襯墊氧化膜；4)進(jìn)行氧化工藝在所述溝槽底部生長(zhǎng)底部氧化膜；5)利用刻蝕工藝完全去除襯底上的氮化硅層、氮化硅側(cè)墻以及位于溝槽側(cè)壁的襯 墊氧化膜，之后進(jìn)行常規(guī)的柵氧化層生長(zhǎng)和溝槽填充工藝。本發(fā)明的在溝槽底部制備氧化膜的方法，在襯底上刻蝕形成溝槽之后，通過(guò)生長(zhǎng) 介質(zhì)膜和回刻，側(cè)墻下氧化硅的底切刻蝕，使溝槽底部的硅露出，然后通過(guò)熱氧化工藝將溝槽底部進(jìn)行氧化，最后將遮擋用的介質(zhì)膜去掉，從而在溝槽底部得到需要的厚的氧化膜的， 使器件的柵極_漏極電容大幅度減小，改善溝槽型功率器件的開關(guān)特性。它具有工藝過(guò)程 簡(jiǎn)明、生產(chǎn)成本相對(duì)底的特點(diǎn)，可以適用于批量生產(chǎn)。


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)明圖1為現(xiàn)有工藝制備的溝槽型功率器件的截面示意圖；圖2至圖6為與本發(fā)明的在溝槽底部制備氧化膜的方法中步驟相對(duì)應(yīng)的多個(gè)截面 示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的方法制備的溝槽型功率器件的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的在溝槽底部制備氧化膜的方法，用于在溝槽底部制備較厚的氧化膜，在 利用現(xiàn)有工藝在襯底(可為硅片，也可為硅片上的硅外延層)上刻蝕形成溝槽之后(見圖 2)，包含以下步驟1)在溝槽內(nèi)生長(zhǎng)襯墊氧化膜作為下面要生長(zhǎng)的介質(zhì)膜的緩沖層，該襯墊氧化膜用 于防止其上介質(zhì)膜可能對(duì)硅基板的應(yīng)力損傷，一般較薄，它對(duì)步驟4后底部氧化膜的鳥嘴 長(zhǎng)度有影響，該膜越厚，鳥嘴越長(zhǎng)(通常100-500埃)。2)然后再在硅片上生長(zhǎng)介質(zhì)膜，具體可為氮化硅層，使襯底上表面和溝槽內(nèi)壁均 淀積有氮化硅層，該氮化硅膜的厚度對(duì)步驟4后底部氧化膜的鳥嘴長(zhǎng)度也有影響，該膜越 薄，鳥嘴越長(zhǎng)(通常1000-3000埃)(見圖3)。3)利用回刻將溝槽底部的氮化硅層去除(在回刻的過(guò)程中，位于襯底上方的在步 驟2中淀積的氮化硅同時(shí)被去除)，在溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻，之后濕法腐蝕(利用硫酸， 或氫氟酸等)將溝槽底部的襯墊氧化膜去除，利用濕法腐蝕的各向同性的特點(diǎn)，將溝槽底 部位于氮化硅側(cè)墻-硅基板間的襯墊氧化膜也去除(該現(xiàn)象也可稱為底切)，該底切對(duì)步驟 4后氧化膜的鳥嘴形狀和長(zhǎng)度有影響，底切越多，鳥嘴越大(通常100-300埃)，參見圖4。 氮化硅層的回刻可使用干法刻蝕工藝。4)進(jìn)行氧化工藝在溝槽底部生長(zhǎng)底部氧化膜(見圖5)，底部氧化膜可利用熱氧化 工藝生長(zhǎng)。此時(shí)可在熱氧化前根據(jù)需要在溝槽底部進(jìn)行一次離子注入，使溝槽底部接受一 些離子后，在熱氧化時(shí)可使氧化速度加快，根據(jù)對(duì)氧化時(shí)間的控制，可在溝槽底部形成需要 厚度的氧化層，由于在步驟3)中有氧化膜的底切，因此易于獲得兩側(cè)較厚，較長(zhǎng)的鳥嘴，使 得工藝完成后不僅得到厚的底部氧化膜，而且在底部側(cè)壁的一定區(qū)域內(nèi)得到比溝道區(qū)厚的 氧化膜，使柵_(tái)漏電容更一步減小。5)利用刻蝕工藝完全去除襯底上的氮化硅層、氧化硅側(cè)墻以及溝槽側(cè)壁的襯墊氧 化膜，得到溝槽底部有厚底部氧化膜的結(jié)構(gòu)(見圖6)，之后進(jìn)行常規(guī)的柵氧化層生長(zhǎng)和溝 槽填充工藝以及后續(xù)工藝，最終形成如圖7所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的溝槽刻蝕之后，襯底上可先淀積有硬掩膜層(該硬掩膜層的最上層膜 的厚度應(yīng)能保證在步驟4)的氧化過(guò)程完成之后至少還剩500埃)，可包括下層氧化層和上 層氮化層，在圖3中可見在步驟2)中淀積的氮化硅層與用作硬掩膜層的上層氮化層合并在一起。步驟2)中的氮化硅層可以是其他介質(zhì)膜，只要其能在步驟4)的熱氧化中能阻擋 底下的襯底氧化，并且結(jié)合緩沖層的作用，不會(huì)在硅基板上造成缺陷即可。具體到硬掩膜 層位下層氧化層和上層氮化層的實(shí)例中，步驟4)氧化工藝中在溝槽底部硅氧化的同時(shí)氧 也進(jìn)入上層氮化層中使表層的氮化層氧化為氮氧化層，在氧化完成之后，至少應(yīng)保證上層 氮化層還剩余500埃以上以保護(hù)底下的硅襯底不被氧化。步驟3)中的氧化硅底切刻蝕可 以通過(guò)濕法腐蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以在氮化硅側(cè)墻刻蝕后通過(guò)各向同性的氧化膜干法刻蝕來(lái)實(shí) 現(xiàn)。步驟4)中的熱氧化可以在高溫爐管中實(shí)現(xiàn)，也可以是通過(guò)其他如快速氧化的設(shè)備中實(shí) 現(xiàn)。如果在步驟4)中的氧化前進(jìn)行離子注入，由于該注入離子在硅基板中的殘余部分會(huì)成 為器件漏極的一個(gè)部分，因此其注入離子種類(N或P型)要與所制備的器件相應(yīng)的漏極離 子種類一致(即N型器件中該注入離子為N型如磷，砷等)，其離子注入量也要保證讓最后 殘留在漏極中的摻雜濃度與N外延的濃度在同一量級(jí)，以免造成器件BV的下降，而為了減 少注入雜質(zhì)在硅中的殘留，這里的離子注入一般采用低能注入。如對(duì)于NM0SFET，注入能量 為20KEV，劑量約10*1012/CM2的磷離子，這些注入的雜質(zhì)大部分在下面熱氧化工藝中要被 消耗掉的硅中，從而使殘留下來(lái)的離子極少，經(jīng)過(guò)后續(xù)熱過(guò)程后，其殘留部分對(duì)器件BV不 造成影響或沒有實(shí)質(zhì)性的影響。步驟5)中的襯底上的所述氮化硅層、氮化硅側(cè)墻以及位于 溝槽側(cè)壁的襯墊氧化膜的去除可以在一步或多步濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)，也可以是通過(guò)在一步或多 步干法刻蝕實(shí)現(xiàn)，或濕法腐蝕和干法刻蝕的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種在溝槽底部制備氧化膜的方法，在襯底上刻蝕形成溝槽之后，其特征在于，包括如下步驟1)在所述溝槽內(nèi)生長(zhǎng)襯墊氧化膜；2)在整個(gè)襯底上淀積氮化硅，使襯底上表面和溝槽內(nèi)壁均淀積有氮化硅層；3)對(duì)所述氮化硅層進(jìn)行回刻以去除溝槽底部的氮化硅，在所述溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻，之后濕法腐蝕去除所述溝槽底部的襯墊氧化膜，同時(shí)腐蝕位于氮化硅側(cè)墻底部的襯墊氧化膜；4)進(jìn)行氧化工藝在所述溝槽底部生長(zhǎng)底部氧化膜；5)利用刻蝕工藝完全去除襯底上的所述氮化硅層、氮化硅側(cè)墻以及位于溝槽側(cè)壁的襯墊氧化膜，之后進(jìn)行常規(guī)的柵氧化層生長(zhǎng)和溝槽填充工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的在溝槽底部制備氧化膜的方法，其特征在于所述步驟四中的 底部氧化膜的生長(zhǎng)采用熱氧工藝制得。
3.如權(quán)利要求2所述的在溝槽底部制備氧化膜的方法，其特征在于所述步驟四熱氧 生長(zhǎng)底部氧化膜前，先進(jìn)行在所述溝槽底部進(jìn)行離子注入的步驟，所注入的離子類型與所 制造的器件的漏區(qū)離子類型相同。
4.如權(quán)利要求1所述的在溝槽底部制備氧化膜的方法，其特征在于所述步驟三對(duì)氮 化硅層的回刻采用干法刻蝕工藝。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的在溝槽底部制備氧化膜的方法，其特征 在于在刻蝕形成溝槽之前，所述襯底上淀積有硬掩膜層，所述硬掩膜層中的最上層膜在步 驟四的氧化工藝完成之后至少還剩500埃的厚度。
6.如權(quán)利要求5所述的在溝槽底部制備氧化膜的方法，其特征在于所述硬掩膜層包 括下層氧化層和上層氮化層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在溝槽底部制備氧化膜的方法，在襯底上刻蝕形成溝槽之后，包括1)在溝槽內(nèi)生長(zhǎng)襯墊氧化膜；2)在整個(gè)襯底上淀積氮化硅，使襯底上表面和溝槽內(nèi)壁均淀積有氮化硅層；3)對(duì)氮化硅層進(jìn)行回刻以去除溝槽底部的氮化硅，在溝槽側(cè)壁形成氮化硅側(cè)墻，之后濕法腐蝕去除溝槽底部的襯墊氧化膜，同時(shí)腐蝕位于氮化硅側(cè)墻底部的襯墊氧化膜；4)進(jìn)行氧化工藝在溝槽底部生長(zhǎng)底部氧化膜；5)利用刻蝕工藝完全去除襯底上的氮化硅層、氮化硅側(cè)墻以及位于溝槽側(cè)壁的襯墊氧化膜，之后進(jìn)行常規(guī)的柵氧化層生長(zhǎng)和溝槽填充工藝。本發(fā)明的方法，可在溝槽底部形成較厚的氧化膜，以使器件的柵極-漏極電容大幅度減小，改善溝槽型功率器件的開關(guān)特性。
文檔編號(hào)H01L21/314GK101866849SQ20091005707
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者肖勝安 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司