專利名稱：一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法。
背景技術(shù)：
目前氧化硅柵極補償隔離區(qū)的刻蝕是關(guān)系到晶體管工作性能的關(guān)鍵性工藝，一般傳統(tǒng)工藝方法由非等向性的等離子體干法刻蝕來完成，一般刻蝕工藝有主刻蝕和過刻蝕兩個步驟，主刻蝕采用C4F8/02/Ar的氣體組合，利用CF活性基來完成對氧化硅的刻蝕，采用 C4F8 (八氟環(huán)丁烷)這種高碳氟氣體來達到刻蝕過程中氧化硅對硅的高選擇比，氧氣作為清潔氣體，清除反應(yīng)生成的聚合物，保持一定的刻蝕速率，氬作為轟擊離子對氧化硅表面的鍵接進行破壞，主刻蝕一般采用刻蝕終點偵測的方法來判斷氧化物去除的情況；過刻蝕用于對開闊區(qū)的殘余氧化物進行刻蝕，并最終形成合格的補償隔離區(qū)形貌，一般其化學氣體與主刻蝕種類相同，但氣體比例有變化，聚合物生成氣體C4F8增多,清潔氣體氧氣減少,主導非等向性刻蝕的偏壓射頻功率減小，使刻蝕特性向更高選擇比(氧化硅對硅)，等向性刻蝕方向發(fā)展，以減少對娃襯底的刻蝕，和形成最終形貌。如圖IA所示，傳統(tǒng)多晶硅柵極的結(jié)構(gòu)如下首先使用硅作為襯底1，在襯底I上表面覆蓋氧化物形成氧化層2，并在氧化層2的上表面通過沉積和刻蝕多晶硅并形成多晶柵 3，傳統(tǒng)氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕工藝步驟如下如圖IB所示，步驟一，在多晶柵3的上表面以及未被多晶柵3所覆蓋的氧化層2上表面進行氧化硅4的沉積；如圖IC所示，步驟二， 對步驟一中沉積的氧化硅4進行主刻蝕，初步形成氧化硅隔離區(qū)5 ;如圖ID所示，步驟三， 對初步形成氧化硅隔離區(qū)進行過刻蝕，使氧化硅隔離區(qū)達到所需要的形態(tài)。根據(jù)以上傳統(tǒng)氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的問題在于由于氧化硅刻蝕是一種偏向物理刻蝕的工藝方法，在刻蝕過程中，很難達到氧化硅對硅的高刻蝕選擇比，一般選擇比在10以內(nèi)，會造成在氧化硅過程中，對下面硅襯底形成較多損失，從而對器件的性能產(chǎn)生不利的影響；其次就是等離子體干法刻蝕的特性，該特性決定了在過刻蝕過程中對襯底造成損傷。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明公開了一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法。用以解決現(xiàn)有技術(shù)中氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕過程中的硅襯底的損失和損傷所導致影響器件性能的問題。為實現(xiàn)上述目的，發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，包括首先使用硅作為襯底，在襯底上表面覆蓋氧化物形成氧化層，并在氧化層的上表面通過沉積和刻蝕多晶硅形成多晶硅柵，在多晶柵的表面以及未被多晶柵所覆蓋的氧化層上表面進行氧化硅的沉積其中，還包括刻蝕的工藝步驟
步驟一，進行對氧化硅的主刻蝕，使主刻蝕后的所述多晶硅兩側(cè)的氧化硅初步形成補償隔離區(qū)形貌，并且在所述多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面保留一層殘留氧化硅；
步驟二，對殘留的氧化硅使用化學清洗，完成對干法刻蝕中生成的聚合物的去除；
步驟三，采用遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法完成過刻蝕，去除剩余的氧化硅層，并最終形成柵極補償隔離區(qū)形貌。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述步驟三中，利用化學預清工藝去除剩余的氧化硅層的步驟如下
首先在腔體中生成反應(yīng)物，反應(yīng)式為NF3+NH3 — NH4F+NH4F. HF ；
其次，將產(chǎn)品放置在腔體中的托盤上，使反應(yīng)物與氧化硅反應(yīng)，反應(yīng)式為NH4F或NH4F. HF+Si02 — (NH4F) 2SiF6 (solid) +H20;
再將托盤上升使產(chǎn)品接近加熱裝置，使產(chǎn)品加熱，反應(yīng)式為(NH4F)2SiF6 (solid) —SiF4 (g) + NH3 (g)+ HF (g)；
最后當產(chǎn)品中的(NH4F) 2SiF6 (solid)分解揮發(fā)后，將托盤下降。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述反應(yīng)物與氧化硅反應(yīng)時腔室的溫度為30度。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述加熱裝置的溫度大于100 度，用于使(NH4F) 2SiF6 (solid)分解完全的揮發(fā)。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述步驟一中所述多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面各保留的一層殘留氧化硅的厚度一致。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述主刻蝕為干法刻蝕方法。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述步驟一中所保留的所述氧化硅殘留層接近30 埃。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述步驟一中，主刻蝕的刻蝕時間為定時控制的。上述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，所述步驟三中所刻蝕的時間為定時控制的。本發(fā)明中一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，采用了如上方案具有以下效果
1、有效地采用高選擇比，遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法來替代傳統(tǒng)等離子體刻蝕中的過刻蝕步驟；
2、同時減少氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕過程中的硅襯底的損失。
通過閱讀參照如下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，發(fā)明的其它特征，目的和優(yōu)點將會變得更明顯。圖1A-1D為傳統(tǒng)的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法示意圖2A-2C為本發(fā)明的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法的示意圖3A-3B為本發(fā)明的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法示意圖。附圖名稱序號襯底I、氧化層2、多晶柵3、氧化硅4、隔離區(qū)5、腔室6、托盤7、產(chǎn)品8、加熱裝置9。
具體實施例方式為了使發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)造特征、達成目的和功效易于明白了解，下結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。如圖2A所示，一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，包括首先使用硅作為襯底1，在襯底I上表面覆蓋氧化物形成氧化層2，并在氧化層2的上表面通過沉積和刻蝕多晶硅形成多晶柵3，在多晶柵3的表面以及未被多晶柵3所覆蓋的氧化層2上表面進行氧化硅4的沉積其中，還包括刻蝕的工藝步驟
如圖2B所示，步驟一，進行對氧化硅4的主刻蝕，使主刻蝕后的多晶硅3兩側(cè)的氧化硅初步形成補償隔離區(qū)5形貌，并且在多晶硅3上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層2的上表面保留一層殘留氧化硅4，進一步的，主刻蝕為干法刻蝕方法在刻蝕的時候需要達到以下條件，氣體為C4F8、02或Ar，壓力為l(T30mT，RF功率為200W 700W，更進一步的其主要的目的為防止等離子體刻蝕損傷襯底；
步驟二，對殘留的氧化硅使用化學清洗，進一步的是為了去除刻蝕中生成的聚合物，避免后續(xù)的過刻蝕產(chǎn)生缺陷；
如圖3A所示，步驟三，利用腔室6的遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法完成過刻蝕，去除殘留氧化硅，以及氧化層，并形成最終柵極補償隔離區(qū)形貌，進一步的，在刻蝕的步驟中需注意控制反應(yīng)的時間，防止氧化硅補償隔離器的側(cè)壁過刻蝕。如圖3A-3B所示，進一步的，在步驟三中，利用腔室6去除殘留氧化硅的步驟如下 首先在腔體中生成反應(yīng)物，反應(yīng)式為NF3+NH3 — NH4F+NH4F. HF ；
其次，將產(chǎn)品8放置在腔體中的托盤7上，使反應(yīng)物NH4F或NH4F. HF與氧化硅Si02 反應(yīng)，反應(yīng)式為 NH4F 或 NH4F. HF+Si02 — (NH4F) 2SiF6 (solid) +H20;
再將托盤7上升使產(chǎn)品8接近加熱裝置9，使產(chǎn)品8加熱，反應(yīng)式為(NH4F) 2SiF6 (solid) — SiF4 (g) + NH3 (g) + HF (g)；
最后當產(chǎn)品8中的(NH4F) 2SiF6 (solid)分解揮發(fā)后，將托盤7下降。進一步的，反應(yīng)物與氧化硅反應(yīng)時腔室6的溫度為30度。進一步的，加熱裝置9的溫度大于100度。如圖2B所示，進一步的，步驟一中多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面各保留的一層殘留氧化硅的厚度一致。進一步的，步驟一中所保留的氧化硅殘留層接近30埃。進一步的，步驟一中，主刻蝕的刻蝕時間為定時控制的。進一步的，步驟三中所刻蝕的時間為定時控制的。綜上所述，發(fā)明一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，有效地采用高選擇比，遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法來替代傳統(tǒng)等離子體刻蝕中的過刻蝕步驟； 同時減少氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕過程中的硅襯底的損失。以上對發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實施； 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，包括首先使用硅作為襯底，在襯底上表面覆蓋氧化物形成氧化層，并在氧化層的上表面通過沉積和刻蝕多晶硅形成多晶柵，在多晶柵的表面以及未被多晶柵所覆蓋的氧化層上表面進行氧化硅的沉積其特征在于，還包括刻蝕的工藝步驟步驟一，進行對氧化硅的主刻蝕，使主刻蝕后的所述多晶硅兩側(cè)的氧化硅初步形成補償隔離區(qū)形貌，并且在所述多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面保留一層殘留氧化硅；步驟二，對殘留的氧化硅使用化學清洗，完成對干法刻蝕中生成的聚合物的去除；步驟三，采用遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法完成過刻蝕，去除剩余的氧化硅層，并最終形成柵極補償隔離區(qū)形貌。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述步驟三中，利用化學預清工藝去除殘留氧化層的步驟如下首先在腔體中生成反應(yīng)物，反應(yīng)式為NF3+NH3 — NH4F+NH4F. HF ；其次，將產(chǎn)品放置在腔體中的托盤上，使反應(yīng)物與氧化硅反應(yīng)，反應(yīng)式為NH4F或NH4F. HF+Si02 — (NH4F) 2SiF6 (solid) +H20;再將托盤上升使產(chǎn)品接近加熱裝置，使產(chǎn)品加熱，反應(yīng)式為(NH4F)2SiF6 (solid) —SiF4 (g) + NH3 (g) + HF (g)；最后當產(chǎn)品中的(NH4F) 2SiF6 (solid)分解揮發(fā)后，將托盤下降。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述反應(yīng)物與氧化硅反應(yīng)時腔室的溫度為30度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述加熱裝置的溫度大于100度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述步驟一中所述多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面各保留的一層殘留氧化硅的厚度一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述主刻蝕為干法刻蝕方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述步驟一中所保留的所述氧化硅殘留層接近30埃。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述步驟一中，主刻蝕的刻蝕時間為定時控制的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其特征在于，所述步驟三中所刻蝕的時間為定時控制的。
全文摘要
本發(fā)明一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，其中，包括刻蝕的工藝步驟步驟一，進行對氧化硅的主刻蝕，并且在所述多晶硅上表面以及未被多晶硅所覆蓋的氧化層的上表面保留一層殘留氧化硅；步驟二，對殘留的氧化硅使用化學清洗，去除刻蝕中生成的聚合物；步驟三，采用遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法完成過刻蝕，去除所述殘留氧化硅，以及氧化層，并形成最終柵極補償隔離區(qū)形貌。通過發(fā)明一種氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕的方法，有效地采用高選擇比，遠程等離子體的化學預清工藝的氧化硅刻蝕方法來替代傳統(tǒng)等離子體刻蝕中的過刻蝕步驟；同時減少氧化硅柵極補償隔離區(qū)刻蝕過程中的硅襯底的損失。
文檔編號H01L21/3065GK102592985SQ20121004739
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者李程, 楊渝書, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司