半导体器件栅氧化层的形成方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体器件栅氧化层的形成方法，包括下列步骤：在衬底上形成氧化层；在所述氧化层上沉积多晶硅；对所述多晶硅进行光刻和刻蚀，形成多晶硅栅极；对所述多晶硅栅极的侧壁进行热氧化，在所述侧壁上生长氧化硅；对所述氧化层进行光刻和刻蚀，将位于源极和漏极上的部分所述氧化层进行减薄。本发明能够保证高压器件栅氧化层厚度的均匀性，大大改善了栅氧化层的横向均匀度，使高压器件工作更加稳定。
【专利说明】半导体器件栅氧化层的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种半导体器件栅氧化层的形成 方法。
【背景技术】
[0002] 0. 18微米以下的高压器件的制造过程，其栅极氧化硅较厚（M00埃)，以实现较高 的工作电压。而传统的高压器件栅极的形成步骤一般包括：栅极氧化硅的沉积，多晶硅的沉 积，多晶硅的刻蚀，多晶硅侧壁的氧化等几个部分，如图1A?图1C所示。图1A的器件结构 包括硅衬底110、氧化硅层120及多晶硅130,对图1A所示的结构进行源、漏极氧化层的刻 蚀后得到图1B所示结构，氧化硅层120刻蚀后得到源、漏极氧化层124和栅极氧化层122 ; 再对图1B所示结构进行热氧化生长，使得作为栅极的多晶硅130的侧壁长出侧壁氧化层 132,得到图1C所示结构。
[0003] 从图1C可以看到栅极氧化层122的均匀性不好，靠近多晶硅130中部的栅极氧化 层122厚度比较正常，靠近多晶硅130左右两端的栅极氧化层122则比期望厚度要厚。因 此，栅极氧化层122整体厚度的均匀性较差，器件工作不稳定。
【发明内容】
[0004] 基于此，为了解决栅极氧化层整体厚度的均匀性较差的问题，有必要提供一种半 导体器件栅氧化层的形成方法。
[0005] -种半导体器件栅氧化层的形成方法，包括下列步骤：在衬底上形成氧化层；在 所述氧化层上沉积多晶硅；对所述多晶硅进行光刻和刻蚀，形成多晶硅栅极；对所述多晶 硅栅极的侧壁进行热氧化，在所述侧壁上生长氧化硅；对所述氧化层进行光刻和刻蚀，将位 于源极和漏极上的部分所述氧化层进行减薄。
[0006] 在其中一个实施例中，所述在侧壁上生长氧化硅的步骤中，需要进行氧化硅的过 生长；所述对氧化层进行光刻和刻蚀的步骤中，过生长的氧化硅被刻蚀减薄从而恢复期望 厚度。
[0007] 在其中一个实施例中，所述在侧壁上生长氧化硅的步骤中生长的氧化硅厚度为所 述期望厚度的120%?200%，其中所述氧化硅为二氧化硅。
[0008] 在其中一个实施例中，所述期望厚度为50埃，所述在侧壁上生长氧化硅的步骤中 生长的氧化硅厚度为80埃。
[0009] 在其中一个实施例中，所述对多晶硅进行光刻和刻蚀的步骤之后，所述对多晶硅 栅极的侧壁进行热氧化的步骤之前，所述氧化层的厚度大于400埃。
[0010] 在其中一个实施例中，所述在衬底上形成氧化层的步骤，是采用沉积工艺形成所 述氧化层，所述氧化层的成分为二氧化硅。
[0011] 上述半导体器件栅氧化层的形成方法，改变了传统的工艺顺序，在多晶硅刻蚀之 后，先进行多晶硅栅极侧壁的氧化，再做高压器件区氧化层的刻蚀。由于侧壁氧化时，氧化 层位于多晶硅栅极下方的部分和位于源、漏极上方的部分厚度基本持平，因此氧化层位于 多晶硅栅极下方的部分没有暴露给外界，这时进行多晶硅栅极侧壁的氧化，氧气只会和多 晶硅栅极的侧壁反应形成侧壁氧化层，而不会像传统技术一样沿栅极氧化层两端渗入而与 多晶硅接触，造成纵向氧化反应导致栅极氧化层变厚。因此保证了栅氧化层厚度的均匀性， 大大改善了栅氧化层的横向均匀度，使高压器件工作更加稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1A?图1C为一种传统的半导体高压器件在制造过程中高压器件区的剖面示意 图；
[0013] 图2为一实施例中半导体器件栅氧化层的形成方法的流程图；
[0014] 图3A?图3D为一实施例中采用半导体器件栅氧化层的形成方法的器件在制造过 程中高压器件区的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具 体实施方式做详细的说明。
[0016] 参见图1A?图1C，发明人经研究分析发现：在传统高压器件的制造过程，高压器 件区的氧化硅层120刻蚀之后，源、漏极氧化硅已经很薄，栅极氧化层122的左右两端暴露 在外。在接下来的氧化生长侧壁氧化层132步骤，多晶硅130侧壁被氧化生成氧化硅的同 时，由于栅极氧化层122不够致密而且暴露在外，氧化步骤中的氧气会渗入栅极氧化层122 的左右两端，并在纵向上与多晶硅130反应，造成氧化硅的纵向生长，导致多晶硅130左右 两侧的栅极氧化层122变厚。
[0017] 为了改善高压器件中栅氧化层的均匀性，本发明提供一种半导体器件栅氧化层的 形成方法，如图2所示，包括下列步骤：
[0018] S110,在衬底上形成氧化层。
[0019] 本发明主要针对的是高压器件，其具有栅氧化层较厚(大于400埃)的特征，既可以 是独立的高压器件，也可以是一个器件上包括高压器件区和低压器件区。请参见图3A，在本 实施例中，是在衬底210上通过沉积工艺形成高压器件区的氧化层220,氧化层220的成分 为氧化硅(如：二氧化硅)，衬底210的成分为硅。在其它实施例中，也可以采用本领域技术 人员习知的其它工艺形成氧化层，例如热氧化生长等。
[0020] S120,在氧化层上沉积多晶硅。
[0021] 形成氧化层220后，在其上沉积作为栅极的多晶硅，可以采用化学气相沉积（CVD) 等本领域技术人员习知的沉积方法。
[0022] S130,对沉积的多晶硅进行光刻和刻蚀，形成多晶硅栅极。
[0023] 请参见图3B，多晶硅刻蚀后形成多晶硅栅极230。
[0024] S140，对多晶硅栅极的侧壁进行热氧化，在侧壁上生长氧化硅。
[0025] 请参见图3C，多晶硅栅极230的侧壁被氧化成氧化硅，生成侧壁氧化层232。
[0026] S150,对氧化层进行光刻和刻蚀，将位于源极和漏极上的部分氧化层进行减薄。
[0027] 请参见图3D，对高压器件区的氧化层220进行光刻和刻蚀，氧化层220位于多晶 硅栅极230两侧的源极和漏极上的部分被刻蚀后减薄，形成源、漏极氧化层224 ;氧化层220 位于多晶硅栅极230下方的部分厚度保持不变，作为栅氧化层222。
[0028] 上述半导体器件栅氧化层的形成方法，改变了传统的工艺顺序，在多晶硅刻蚀之 后，先进行多晶硅栅极230侧壁的氧化，再做高压器件区氧化层220的刻蚀。由于侧壁氧化 时，氧化层220位于多晶硅栅极230下方的部分还很厚（大于400埃)，和位于源、漏极上方 部分的厚度基本持平，因此氧化层220位于多晶硅栅极230下方的部分没有暴露给外界，这 时进行多晶硅栅极230侧壁的氧化，氧气只会和多晶硅栅极230的侧壁反应形成侧壁氧化 层232,而不会像传统技术一样沿栅极氧化层两端渗入而与多晶硅接触，造成纵向氧化反应 导致栅极氧化层变厚。因此保证了栅氧化层222厚度的均匀性，大大改善了栅氧化层222 的横向均匀度，使高压器件工作更加稳定。
[0029] 在优选的实施例中，步骤S140中要进行过氧化，即通过增加氧化时间等方式，获 得比侧壁氧化层232的期望厚度过量的厚度。这是因为在实际生产中发现侧壁氧化层232 会在步骤S150中受到刻蚀的影响被减薄，因此需要在S140步骤中补偿侧壁氧化层232在 步骤S150的损耗，使得S140中过量生长的侧壁氧化层232在S150中正好被腐蚀掉。S140 中侧壁氧化层232过生长的量与S150中刻蚀的工艺、参数等有关，在其中一个实施例中，步 骤S140中生长的侧壁氧化层232 (横向的)厚度为最终侧壁氧化层232期望厚度的120%? 200% (即过量生长20%?100%的厚度)。在优选的实施例中，步骤S140中生长的侧壁氧化 层232厚度为80埃，步骤S150中刻蚀完成后剩余50埃（即期望厚度为50埃)。
[0030] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，其包括下列步骤： 在衬底上形成氧化层； 在所述氧化层上沉积多晶硅； 对所述多晶硅进行光刻和刻蚀，形成多晶硅栅极； 对所述多晶硅栅极的侧壁进行热氧化，在所述侧壁上生长氧化硅； 对所述氧化层进行光刻和刻蚀，将位于源极和漏极上的部分所述氧化层进行减薄。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，所述在侧壁 上生长氧化硅的步骤中，需要进行氧化硅的过生长；所述对氧化层进行光刻和刻蚀的步骤 中，过生长的氧化硅被刻蚀减薄从而恢复期望厚度。
3. 根据权利要求2所述的半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，所述在侧壁 上生长氧化硅的步骤中生长的氧化硅厚度为所述期望厚度的120%?200%，其中所述氧化 硅为二氧化硅。
4. 根据权利要求3所述的半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，所述期望厚 度为50埃，所述在侧壁上生长氧化硅的步骤中生长的氧化硅厚度为80埃。
5. 根据权利要求1所述的半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，所述对多晶 硅进行光刻和刻蚀的步骤之后，所述对多晶硅栅极的侧壁进行热氧化的步骤之前，所述氧 化层的厚度大于400埃。
6. 根据权利要求1所述的半导体器件栅氧化层的形成方法，其特征在于，所述在衬底 上形成氧化层的步骤，是采用沉积工艺形成所述氧化层，所述氧化层的成分为二氧化硅。
【文档编号】H01L21/28GK104103503SQ201310113334
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】李健 申请人:无锡华润上华科技有限公司