多晶硅回刻处理方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造技术领域，尤其涉及一种多晶硅回刻处理方法。

背景技术：

随着半导体器件的技术发展，人们对半导体器件的性能要求越来越高。

在半导体器件的生产过程中，特别是沟槽半导体器件的生产过程中，通常会用到多晶硅回刻工艺，良好的多晶硅回刻结果，直接影响半导体产品的良品率和可靠性。然而，多晶硅回刻之前，经常会由于其表面存在二氧化硅或其他沾污，而造成在多晶硅回刻的过程中，产生多晶硅残留，直接导致半导体器件的漏电增大、良品率降低，进而导致半导体器件生产成本的升高。

技术实现要素：

本发明提供一种多晶硅回刻处理方法，通过在多晶硅回刻之前，采用氧化工艺和清洗工艺，去除多晶硅表面的氧化介质或其他沾污物质，以改善多晶硅回刻的均匀性，解决多晶硅残留的问题，提高产品的生产良率和可靠性，降低生产成本。

本发明提供一种多晶硅回刻处理方法，包括：

在半导体衬底上进行刻蚀，形成沟槽；

在刻蚀后的半导体衬底上进行栅氧化层生长，形成栅氧化层；

在所述栅氧化层上进行多晶硅的化学气象沉积，形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成第一氧化层；

去除所述第一氧化层；

对去除了所述第一氧化层后剩余的所述多晶硅层进行处理。

可选的，所述对去除了所述第一氧化层后剩余的所述多晶硅层进行处理，包括：

对去除了所述第一氧化层后剩余的所述多晶硅层进行回刻，以使所述沟槽内的多晶硅层被保留，所述沟槽外的多晶硅层被去除。

可选的，所述对去除了所述第一氧化层后剩余的所述多晶硅层进行处理，包括：

在所述多晶硅层上形成掩膜层；

对所述掩膜层进行光刻，形成具有图案的掩膜层；

以所述具有图案的掩膜层为掩膜对所述多晶硅层进行刻蚀，形成栅极；

去除所述具有图案的掩膜层。

可选的，所述栅氧化层和/或所述第一氧化层为绝缘介质。

可选的，所述绝缘介质为氧化硅sio2。

可选的，所述掩膜层包括光刻胶或者氮化硅si3n4。

可选的，所述第一氧化层的形成条件为：温度为400～2000摄氏度、第一气体流量为0～10升/分钟、第二气体流量为0～10升/分钟、作业时间为0～100小时。

可选的，所述第一氧化层的形成条件为：温度为800～1100摄氏度、第一气体流量为10～500毫升/分钟、第二气体流量为0～500毫升/分钟、作业时间为0～2小时；所述第一氧化层的厚度为50～500埃。

可选的，所述第一气体为氧气；所述第二气体为氮气。

可选的，所述去除所述第一氧化层，包括：采用氢氟酸溶液对所述第一氧化层进行清洗；所述氢氟酸溶液的浓度为0.5％～10％；所述去除所述第一氧化层的清洗时间为30秒～30分钟。

本发明的多晶硅回刻处理方法，通过在形成了沟槽的半导体衬底上形成栅氧化层和多晶硅层，并在该多晶硅层上形成一层第一氧化层，通过清洗该第一氧化层，再对去除了该第一氧化层后剩余的多晶硅层进行刻蚀。从而实现多晶硅回刻之前，采用氧化工艺和清洗工艺，去除多晶硅表面的氧化介质或其他沾污物质，改善多晶硅回刻的均匀性，解决多晶硅残留的问题，进而提高了半导体产品的生产良率和可靠性，降低了生产成本。

附图说明

图1为一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图；

图2～图5为图1所示实施例的多晶硅回刻处理方法中各个步骤的剖面结构示意图；

图6为另一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图；

图7为图6所示实施例的多晶硅回刻处理后的半导体剖面结构示意图；

图8为另一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图；

图9为图8所示实施例的多晶硅回刻处理后的半导体剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图，图2～图5为图1所示实施例的多晶硅回刻处理方法中各个步骤的剖面结构示意图，如图1～5所示，本实施例的方法包括：

步骤101、在半导体衬底1进行刻蚀，形成沟槽2。

步骤102、在刻蚀后的半导体衬底1上进行栅氧化层3生长，形成栅氧化层3。

步骤103、在栅氧化层3上进行多晶硅的化学气象沉积，形成多晶硅层4。

步骤104、在多晶硅层4上形成第一氧化层5。

步骤105、去除该第一氧化层5。

步骤106、对去除了该第一氧化层5后剩余的多晶硅层4进行处理。

在半导体器件的生产过程中，特别是沟槽半导体器件的生产过程中，通常会用到多晶硅回刻工艺。本发明就是在进行多晶硅回刻工艺前，对需要刻蚀的多晶硅表面进行处理，去除掉多晶硅层4表面的氧化物连带其他污垢，获得均匀平滑的多晶硅层4，从根本上改善多晶硅回刻的均匀性，解决多晶硅残留的问题。具体步骤是：首先在任意半导体衬底1上刻蚀出沟槽2(如图2所示)，在沟槽2内以及沟槽2外的半导体衬底1的上表面生长出栅氧化层3(如图3所示)；该栅氧化层3采用绝缘介质，例如，二氧化硅(简称“氧化硅”，sio2)介质。再在栅氧化层3的表面采用化学气象沉积工艺生长出多晶硅层4(如图4所示)，然后对该多晶硅层4的表面进行氧化反应，使得多晶硅层4上生长出一层较薄的氧化层，即第一氧化层5(如图5所示)，该第一氧化层5采用绝缘介质，例如，二氧化硅(简称“氧化硅”，sio2)介质。第一氧化层5与多晶硅层4紧密连接，使得多晶硅4表面的凹凸不平、沟缝、污垢等都由第一氧化层5进行了填充及融合；之后再通过清洗工艺将该第一氧化层5清洗干净，同时连带在该多晶硅层4上的残留杂质也会被一并清洗干净；最后得到平滑且无污的多晶硅层4的表面，以保证后续多晶硅回刻工艺的品质。需要注意的是，如图4所示，去除了第一氧化层5后的多晶硅层4可能会略薄于初始生长出的多晶硅层4。

本发明的多晶硅回刻处理方法，通过在形成了沟槽的半导体衬底上形成栅氧化层和多晶硅层，并在该多晶硅层上形成一层第一氧化层，通过清洗该第一氧化层，再对去除了该第一氧化层后剩余的多晶硅层进行刻蚀。从而实现多晶硅回刻之前，采用氧化工艺和清洗工艺，去除多晶硅表面的氧化介质或其他沾污物质，改善多晶硅回刻的均匀性，解决多晶硅残留的问题，进而提高了半导体产品的生产良率和可靠性，降低了生产成本。

图6为另一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图，在上一实施例的基础上，进一步地，本实施例包括以下具体的步骤：

步骤201、在半导体衬底1进行刻蚀，形成沟槽2。

步骤202、在刻蚀后的半导体衬底1上进行栅氧化层3生长，形成栅氧化层3。

步骤203、在栅氧化层3上进行多晶硅的化学气象沉积，形成多晶硅层4。

步骤204、在多晶硅层4上形成第一氧化层5。

具体的，该第一氧化层5生成的条件优选为：温度400～2000摄氏度、第一气体的流量0～10升/分钟、第二气体的流量0～10升/分钟、作业时间0～100小时。可选的，为了尽可能减少多晶硅层4的消耗，还可以将上述参数控制在更加精准的范围内，以生成较薄的第一氧化层5，该较薄的第一氧化层5的形成条件优选为：温度800～1100摄氏度、第一气体流量10～500毫升/分钟、第二气体流量0～500毫升/分钟、作业时间0～2小时。其中，可选的，第一气体优选为氧气；第二气体优选为氮气。通过上述参数控制，将该第一氧化层5的厚度控制在优选值50～500埃的范围内。

步骤205、去除该第一氧化层5。

具体的，可以采用氢氟酸溶液对该第一氧化层5进行清洗去除；该氢氟酸溶液的浓度优选为0.5％～10％，对该第一氧化层5进行清洗的时间优选为30秒～30分钟。

步骤206、对去除了该第一氧化层5后剩余的多晶硅层4进行回刻，以使沟槽2内的多晶硅层4被保留，沟槽2外的多晶硅层4被去除。

回刻后的剖面结构示意图如图7所示。所谓回刻工艺就是可以不用掩膜的情况下，将沟槽2外的多晶硅全部刻蚀掉，使得回刻后沟槽2外的栅氧化层3上的全部多晶硅层4都被刻蚀掉，仅保留了沟槽2内的多晶硅层4。经过第一氧化层5处理后的多晶硅层4平滑无污，从根本上改善多晶硅回刻的均匀性，解决了多晶硅残留的问题。

图8为另一示例性实施例示出的多晶硅回刻处理方法的流程图，在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例包括以下具体的步骤：

步骤301、在半导体衬底1进行刻蚀，形成沟槽2。

步骤302、在刻蚀后的半导体衬底1上进行栅氧化层3生长，形成栅氧化层3。

步骤303、在栅氧化层3上进行多晶硅的化学气象沉积，形成多晶硅层4。

步骤304、在多晶硅层4上形成第一氧化层5。

步骤305、去除该第一氧化层5。

步骤306、在多晶硅层4上形成掩膜层(图中未示出)。

步骤307、对掩膜层进行光刻，形成具有图案的掩膜层(图中未示出)。

步骤308、以具有图案的掩膜层为掩膜对多晶硅层4进行刻蚀，形成栅极。

具体的，根据半导体工艺需要，若需要保留沟槽2外的部分多晶硅，则需要用到掩膜工艺，具体通过步骤307和步骤308，得到根据图案进行刻蚀后的多晶硅层4，形成栅极。

步骤309、去除具有图案的掩膜层。

沟槽2外面的多晶硅层4根据掩膜层的图案有选择性的被保留，例如图9示出了仅保留中间沟槽2上方的多晶硅层4后所形成的半导体剖面结构示意图。其中，刻蚀方式可以采用利用反应气体与等离子体进行刻蚀的干法刻蚀技术，也可以采用利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀的湿法刻蚀技术。本发明对刻蚀方法不作具体限制，本领域技术人员可以根据半导体器件的个体特性进行选择。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。