使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法技术

本发明专利技术公开了一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，主要利用湿法刻蚀对采用不同方法成长的氧化膜具有不同刻蚀速率的原理，在需要去除功率器件沟槽中的局部多晶硅时，先使用常压化学气相淀积法在沟槽中的栅极多晶硅和栅极氧化膜上淀积一层较疏松的氧化膜；然后使用掩模版和光刻胶定义出需要刻蚀的图形，利用湿法刻蚀将需要去除的栅极多晶硅上面的氧化膜去除；最后在不使用掩模版和光刻胶的情况下对栅极多晶硅进行干法刻蚀。本发明专利技术不需在表面起伏较大的多晶硅和衬底上进行曝光，提高了光刻工艺的稳定性；且不需使用光刻胶作为栅极多晶硅刻蚀的阻挡层，在刻蚀过程中避免了多晶硅残留或硅表面被刻蚀的问题，扩大了多晶硅刻蚀工艺窗口。

【技术实现步骤摘要】
使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法
本专利技术属于半导体集成电路制造工艺，更具体地讲，涉及沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(TrenchMOSFET)的制造工艺方法，尤其涉及一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法。
技术介绍
在功率器件中，沟槽型双层栅功率MOS器件具有击穿电压高、导通电阻低、转换效率高、开关速度快的特性。通常，源极多晶硅(第一层多晶硅)电极作为屏蔽电极与源极短接或者单独引出，第二层多晶硅电极作为栅极。而在使用深接触孔方法引出源极多晶硅(第一层多晶硅)的工艺中需要在打开深接触孔的区域将源极多晶硅和中间介质层上面的栅极多晶硅全部去除。这道工艺如果使用通常的掩模版加光刻胶的方法，一方面会因为栅极多晶硅的起伏较大导致曝光工艺中的聚焦有困难；另一方面因为栅极多晶硅刻蚀时，表面的大量光刻胶会和刻蚀气体发生反应生成聚合物，导致刻蚀效果变差，形成栅极多晶硅残留或导致硅表面被刻蚀。现有栅极多晶硅刻蚀工艺流程如下：1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽1的形成；源极多晶硅保护氧化膜2生长；源极多晶硅3生长；源极多晶硅全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层4生长；栅极氧化膜5成长；栅极多晶硅6成长及栅极多晶硅6刻蚀至硅表面这些工艺流程；此时在硅表面有一层栅极氧化膜5而栅极多晶硅6表面裸露，见图1；2)使用光刻掩模版和光刻胶8定义出需要去除栅极多晶硅的区域，见图2；3)利用光刻胶8做阻挡层，直接使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅6进行刻蚀，在刻蚀过程中因表面大量光刻胶和刻蚀气体反应生产大量聚合物影响多晶硅的刻蚀效果，出现栅极多晶硅残留9或硅表面刻蚀损失10，见图3。现有技术使用光刻版和光刻胶定义出需要开深接触孔连接源极多晶硅的区域，利用光刻胶做阻挡层，会在刻蚀过程中因表面大量光刻胶和刻蚀气体反应生产大量聚合物影响多晶硅的刻蚀效果，产生栅极多晶硅残留9或硅表面刻蚀损失10(见图3)，以致无法满足工艺的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，解决在使用深接触孔连接源极多晶硅工艺中，在需要对局部栅极多晶硅进行刻蚀时，利用现有的办法使用光刻胶做阻挡层，因光刻胶和刻蚀气体反应生成聚合物导致多晶硅残留或硅表面被刻蚀的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽的形成；源极保护氧化膜生长；源极多晶硅生长；源极多晶硅全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层生长；采用热氧化方法生长栅极氧化膜；栅极多晶硅成长及栅极多晶硅刻蚀至硅表面，此时在硅表面有一层栅极氧化膜而栅极多晶硅表面裸露；2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层与栅极氧化膜相比膜质较疏松的氧化膜；3)使用光刻掩模版和光刻胶在氧化膜上定义出需要去除栅极多晶硅的区域；4)利用光刻胶做阻挡层，使用湿法刻蚀将栅极多晶硅去除区域中栅极多晶硅表面的膜质较疏松的氧化膜完全去除，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜；5)去除光刻胶后，使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅进行刻蚀，栅极多晶硅裸露区域被刻蚀，其他区域因为表面仍有氧化膜覆盖，所以这些区域的栅极多晶硅和硅表面都得以保留，从而达到去除部分区域栅极多晶硅的目的。进一步地，在步骤1)中，所述源极多晶硅保护氧化膜、的厚度为1100-6000埃；所述源极多晶硅、全面反刻蚀至沟槽、中间的特定深度为1000埃-1400埃；所述隔离介质层的厚度为2000-3000埃；所述栅极氧化膜的厚度为450-650埃。进一步地，在步骤2)中，所述氧化膜的膜厚需要保证在后续对栅极多晶硅进行干法刻蚀时，其他不需要去除栅极多晶硅的区域内栅极多晶硅表面的氧化膜和硅表面残留的栅极氧化膜足够厚，用来作为这些区域的刻蚀阻挡层。进一步地，在步骤2)中，所述氧化膜的厚度为500-1000埃。进一步地，在步骤4)中，所述使用湿法刻蚀的方法后，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜，这层残留的栅极氧化膜需要保留足够的厚度在后续去除栅极多晶硅时保护硅表面，这层残留的栅极氧化膜的厚度为原来栅极氧化膜厚度的70％。进一步地，在步骤5)中，所述干法刻蚀的刻蚀时间要求既能将需刻蚀区域的栅极多晶硅完全去除，又要保证这些区域硅表面残留的栅极氧化膜不被完全去除而导致硅表面也被刻蚀。和现有方法相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的方法，不需要在表面起伏较大的栅极多晶硅和硅上进行曝光，提高了光刻工艺中聚焦的稳定性；更重要的一点是，利用本专利技术所述的方法，在需要开深接触孔连接源极多晶硅的区域，对栅极多晶硅进行干法刻蚀时，使用氧化膜作为刻蚀阻挡层，因表面没有光刻胶，所以在刻蚀过程中不会产生大量聚合物导致多晶硅残留，而且栅极多晶硅的干法刻蚀条件对氧化膜有很高的刻蚀选择比，也不会导致硅表面被刻蚀，从而扩大了栅极多晶硅刻蚀的工艺窗口。附图说明图1-图3是现有工艺流程形成的断面示意图；其中，图1是完成现有工艺步骤1)后的断面示意图。图2是完成现有工艺步骤2)后的断面示意图。图3是完成现有工艺步骤3)后的断面示意图。图4-图8是本专利技术工艺流程形成的断面示意图；其中图4是完成本专利技术工艺步骤1)后的断面示意图。图5是完成本专利技术工艺步骤2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层膜质较疏松的氧化膜后的断面示意图；图6是完成本专利技术工艺步骤3)使用光刻掩模版和光刻胶在这层氧化膜上定义出需要去除栅极多晶硅的区域的断面示意图；图7是完成本专利技术工艺步骤4)后的断面示意图；图8是完成本专利技术工艺步骤5)后的断面示意图。图中附图标记说明如下：1是沟槽，2是源极多晶硅保护氧化膜，3是源极多晶硅，4是两层多晶硅之间隔离介质层，5是膜质致密的栅极氧化膜，6是栅极多晶硅，7是膜质较疏松的氧化膜，8是光刻胶，9是栅极多晶硅残留；10是硅表面刻蚀损失；11是外延层。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图4-图8所示，本专利技术一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，具体实现方法举例如下，该方法具体包括如下步骤：1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽1的形成；源极多晶硅保护氧化膜2生长(1100-6000埃)；源极多晶硅3生长；源极多晶硅3全面反刻蚀至沟槽1中间特定深度(1000埃-1400埃)；两层多晶硅之间隔离介质层4生长(2000-3000埃)；采用本领域常规的热氧化方法生长栅极氧化膜5(450-650埃)；栅极多晶硅6成长及栅极多晶硅6刻蚀至硅表面这些工艺流程。此时在硅表面有一层栅极氧化膜5而栅极多晶硅6表面裸露，如图4所示；2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层膜质较疏松的氧化膜7(厚度为500-1000埃)，氧化膜7与栅极氧化膜5相比膜质较疏松，氧化膜7的膜厚需要保证在后续对栅极多晶硅进行干法刻蚀时，其他不需要去除栅极多晶硅的区域内栅极多晶硅表面的氧化膜和硅表面残留的栅极氧化膜5足够厚，用来作为这些区域的刻蚀阻挡层，例如氧化膜7的厚度大约为500-1000埃，如图5所示；3)使用光刻掩模版和光刻胶8在这层氧化膜7上定义出需要去除栅极多晶硅的区域，如图6所示；4)利用光刻胶8做阻挡层，使用湿法刻蚀将栅极多晶硅去除区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽(1)的形成；源极保护氧化膜(2)生长；源极多晶硅(3)生长；源极多晶硅(3)全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层(4)生长；采用热氧化方法生长栅极氧化膜(5)；栅极多晶硅(6)成长及栅极多晶硅(6)刻蚀至硅表面，此时在硅表面有一层栅极氧化膜(5)而栅极多晶硅(6)表面裸露；2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层与栅极氧化膜(5)相比膜质较疏松的氧化膜(7)；3)使用光刻掩模版和光刻胶在氧化膜(7)上定义出需要去除栅极多晶硅的区域；4)利用光刻胶(8)做阻挡层，使用湿法刻蚀将栅极多晶硅去除区域中栅极多晶硅表面的膜质较疏松的氧化膜(7)完全去除，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜(5)；5)去除光刻胶(8)后，使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅(6)进行刻蚀，栅极多晶硅裸露区域被刻蚀，其他区域因为表面仍有氧化膜(7)覆盖，所以这些区域的栅极多晶硅和硅表面都得以保留，从而达到去除部分区域栅极多晶硅的目的。

【技术特征摘要】
1.一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽(1)的形成；源极保护氧化膜(2)生长；源极多晶硅(3)生长；源极多晶硅(3)全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层(4)生长；采用热氧化方法生长栅极氧化膜(5)；栅极多晶硅(6)生长及栅极多晶硅(6)刻蚀至硅表面，此时在硅表面有一层栅极氧化膜(5)而栅极多晶硅(6)表面裸露；2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层与栅极氧化膜(5)相比膜质较疏松的氧化膜(7)；3)使用光刻掩模版和光刻胶在氧化膜(7)上定义出需要去除栅极多晶硅的区域；4)利用光刻胶(8)做阻挡层，使用湿法刻蚀将栅极多晶硅去除区域中栅极多晶硅表面的膜质较疏松的氧化膜(7)完全去除，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜(5)；5)去除光刻胶(8)后，使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅(6)进行刻蚀，栅极多晶硅裸露区域被刻蚀，其他区域因为表面仍有氧化膜(7)覆盖，所以氧化膜(7)覆盖区域的栅极多晶硅和硅表面都得以保留，从而达到去除部分区域栅极多晶硅的目的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述源极多晶硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，李陆萍，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31