专利名称：一种双阱制造工艺方法
技术领域：
本发明属于半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种双阱制造工艺方法。
背景技术：
现有工艺一般是以2次光刻及相应的离子注入来形成双阱工艺的，其主要问题是 会引入2次光刻套准以及实际尺寸(CD)变动所带来的误差，并且成本较高。如图1所示， 现有双阱工艺的简要过程如下(1)在硅衬底上以热氧化的方式生长一层薄的I^d oxide (衬垫氧化层)，如图IA 所示。(2)光刻、显影以定义出需要形成N阱(或P阱)的区域，并进行相应的磷P(或者 硼B/BF2)离子注入，如图IB所示(以N阱为例)。(3)光刻、显影以定义出需要形成P阱的区域，并进行相应的硼B/BF2离子注入，如 图IC所示。(4)去除光刻胶以及衬垫氧化层形成N/P双阱，如图ID所示。以上传统工艺在步骤(2)、(3)由于需要两张掩模版并经过两次光刻才能完成N/P 双阱，因此不可避免的带来了光刻套准(Overlay)以及实际尺寸(CD)变动所带来误差，该 误差一般能够达到0. 2-0. 5um(微米)左右，对工艺的稳定性造成一定的影响，甚至有可能 导致器件之间隔离出现较大的漏电流。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双阱制造工艺方法，其能够克服双阱两次光 刻套准(Overlay)以及实际尺寸(⑶)波动所带来的误差。为解决上述技术问题，本发明提供一种双阱制造工艺方法，包括如下步骤(1)在硅衬底上热氧生长一层衬垫氧化层，然后采用低压化学气相淀积工艺在衬 垫氧化层上沉积一层无定形硅；(2)以离子注入的方式将大剂量的P型离子或N型离子注入到无定形硅的底部附 近；(3)光刻需要进行N型阱或P型阱注入的区域，并以反应离子刻蚀的方式将该区域 的无定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行与步骤O)的注入离子相反型的离子注入 形成N型阱或P型阱，然后去除光刻胶；(4)以高温推阱的方式将无定形硅中的注入离子推入下面的硅衬底中，形成与步 骤(3)形成的阱相对的P型阱或N型阱；(5)最后将无定形硅以及衬垫氧化层去除。所述P型离子为硼或者二氟化硼。所述N型离子为磷。步骤⑷中，所述高温推阱采用的工艺温度为1100-1200°C，时间为1小时以上。
步骤(2)采用P型离子注入，则步骤(3)采用N型离子注入形成N型阱，步骤(4) 形成P型阱。步骤(2)采用N型离子注入，则步骤(3)采用P型离子注入形成P型阱，步骤(4) 形成N型阱。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明能够克服双阱两次光刻套准 (Overlay)以及实际尺寸(⑶)波动所带来的误差，且只需要一次光刻，从而实现自对准，工 艺简单且成本低。
图1是现有的双阱制造工艺方法的流程图；图2是本发明双阱制造工艺方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。如图2所示，本发明一种双阱制造工艺方法，包括如下步骤(1)在硅衬底上热氧生长一层薄的I^d oxide (衬垫氧化层)，然后采用LPCVD (低 压化学气相淀积工艺)在衬垫氧化层上沉积一层无定形硅(厚度约为0. 1-0. 5微米)，如图 2A所示。(2)以离子注入的方式将大剂量的硼(B)或者二氟化硼(BF2)注入到无定形硅的 底部附近，注入能量为40kev-100kev，注入剂量为kl3-5el4，如图2B所示。(3)光刻需要进行N阱注入的区域，并以本领域常用的反应离子刻蚀(RIE)的方式 将该区域的无定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行N型离子注入(如磷P注入)形成 N型阱(N阱)，如图2C所示。(4)去除光刻胶，以高温推阱(如1100°C，150min)的方式将无定形硅中的B或者 BF2推入下面的硅衬底中，形成P型阱(P阱)，如图2D所示。(5)最后将无定形硅以及I^d oxide (衬垫氧化层)以湿法刻蚀(如氢氟酸和硝酸 混合溶液)去除，至此，本发明的双阱工艺就完成了，如图2E所示。上述工艺步骤中N/P的顺序完全可以交换，例如，步骤(3)可以为光刻需要进行P 阱注入的区域，进行P型离子(如B或者BF2)注入形成P型阱；相应地，步骤(2)采用N型 离子注入(如磷P注入)到无定形硅的底部附近；步骤(4)为形成N型阱。上述工艺方法由于只需要在步骤(3)进行一次光刻，且后续是自对准工艺，因此 该双阱工艺既能克服光刻套准的误差，还能消除实际尺寸波动所带来的误差。
权利要求
1.一种双阱制造工艺方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在硅衬底上热氧生长一层衬垫氧化层，然后采用低压化学气相淀积工艺在衬垫氧 化层上沉积一层无定形硅；(2)以离子注入的方式将大剂量的P型离子或N型离子注入到无定形硅的底部附近；(3)光刻需要进行N型阱或P型阱注入的区域，并以反应离子刻蚀的方式将该区域的无 定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行与步骤O)的注入离子相反型的离子注入形成N 型阱或P型阱，然后去除光刻胶；(4)以高温推阱的方式将无定形硅中的注入离子推入下面的硅衬底中，形成与步骤 (3)形成的阱相对的P型阱或N型阱；(5)最后将无定形硅以及衬垫氧化层去除。
2.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(1)中，所述 无定形硅的厚度为0. 1-0. 5微米。
3.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(2)中，所述 P型离子为硼或者二氟化硼，所述N型离子为磷。
4.如权利要求1或3所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(2)中， 所述离子注入的注入能量为40kev-100kev，注入剂量为kl3-5el4。
5.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(4)中，所述 高温推阱采用的工艺温度为1100-1200°C，时间为1小时以上。
6.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(5)中，采用 湿法刻蚀将无定形硅以及衬垫氧化层去除，该湿法刻蚀采用氢氟酸和硝酸混合溶液。
7.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(2)采用P型离子注入， 则步骤(3)采用N型离子注入形成N型阱，步骤(4)形成P型阱。
8.如权利要求1所述的双阱制造工艺方法，其特征在于，步骤(2)采用N型离子注入， 则步骤(3)采用P型离子注入形成P型阱，步骤(4)形成N型阱。
全文摘要
本发明公开了一种双阱制造工艺方法，包括如下步骤(1)在硅衬底上依次生长衬垫氧化层和无定形硅；(2)以离子注入的方式将大剂量的P型离子或N型离子注入到无定形硅的底部附近；(3)光刻需要进行N型阱或P型阱注入的区域，并以反应离子刻蚀的方式将该区域的无定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行与步骤(2)的注入离子相反型的离子注入形成N型阱或P型阱，然后去除光刻胶；(4)以高温推阱的方式将无定形硅中的注入离子推入硅衬底中，形成与步骤(3)形成的阱相对的P型阱或N型阱；(5)最后将无定形硅以及衬垫氧化层去除。本发明能够克服双阱两次光刻套准以及实际尺寸波动所带来的误差，且只需要一次光刻，从而实现自对准。
文档编号H01L21/266GK102074465SQ20091020185
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者熊涛, 罗啸, 陈华伦, 陈瑜, 陈雄斌 申请人:上海华虹Nec电子有限公司