形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法
2023-05-15 05:20:41
專利名稱：形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法
技術領域：
本發明是有關一種半導體組件的製造方法，特別是關於一種在半導體基底上，形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法。
背景技術：
在雙柵極半導體裝置中，以雙柵極金氧半導體場效電晶體(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)為例，為了要形成一不同厚度的雙柵極絕緣層，習知是採用溼式蝕刻法來形成雙柵極絕緣層。
圖1A至圖1C為習知製作雙柵極絕緣層的各步驟剖視圖。
請參閱圖1A，首先在矽基底30上形成一第一氧化層32以作為柵極絕緣層的用，在第一氧化層32上形成一圖案化光阻34，以該圖案化光阻34為屏蔽，利用溼式蝕刻對該第一氧化層32進行蝕刻，去除未被光阻34覆蓋的部份，如圖1B所示，蝕刻完成後，除去光阻34；接著為了要形成不同厚度的絕緣層，再形成一如圖1C所示的第二氧化層36，以覆蓋該第一氧化層32與露出的矽基底30，進而形成一厚絕緣層38與一薄絕緣層40的雙柵極絕緣層態樣，如圖1D所示。
就已知技術而言，為在矽基底上形成兩不同厚度的絕緣層，採用溼式蝕刻對半導體矽基底進行反覆的形成與蝕刻步驟時，常無法得到想要的絕緣層厚度，而且在移除光阻時，亦會破壞該柵極絕緣層；再者，於某些製程欲形成厚絕緣層時，因是利用兩次的氧化過程以組合形成厚絕緣層，亦會對於產品的可靠度與合格率造成相當大的影響。
因此，已知上製造不同厚度的雙柵極絕緣層方法中，因需進行兩次的氧化層形成過程，才能形成所需厚度的絕緣層，不僅在製造上必須進行多次的蝕刻與形成等步驟，而且複雜的製造過程亦影響到產品的可靠度與合格率。因此，本發明即在針對上述的缺失，提出一種形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，以有效克服傳統方式的缺失。
發明內容本發明的主要目的是在提供一種形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其是在摻雜區上一次形成不同厚度的絕緣層，以增進組件的特性及電性品質。
本發明的另一目的是在提供一種形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其是進行單次的氧化過程，即可在矽基底上得到不同厚度的雙柵極絕緣層的要求，大大簡化製造流程，以藉此增加產品合格率。
為達到上述的目的，本發明是在一半導體基底表面形成兩不同厚度的離子摻雜區，並利用熱氧化製程在離子摻雜區上形成兩不同厚度的柵極絕緣層，以達到上述的目的。
以下通過具體實施例配合附圖詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。
圖1A至圖1D為已知形成不同厚度的雙柵極絕緣層的各步驟結構剖視圖。
圖2A至圖2E為本發明形成不同厚度的雙柵極絕緣層的各步驟結構剖視圖。
具體實施方式請參閱圖2A，首先提供一個半導體矽基底10，通常為矽晶圓，利用氧化製程在該矽基底10表面形成一墊氧化層12，其中該墊氧化層12的材質是為氧化矽；接著於墊氧化層12再覆蓋一光阻層，並利用微影蝕刻該光阻層，在該墊氧化層12上形成一圖案化光阻14。
以該圖案化光阻14為屏蔽，利用溼蝕刻製程蝕刻該墊氧化層12，以去除部份未被該光阻14所覆蓋的區域，使其在矽基底10上形成一厚墊氧化層16與一薄墊氧化層18，如圖2B所示。
完成厚墊氧化層16與一薄墊氧化層18後，移除該光阻14，並清潔該厚墊氧化層16與薄墊氧化層18，接著進行一回火製程，請參閱圖2C所示，將矽基底10、該厚墊氧化層16及薄墊氧化層18置於充滿氮氣的環境中進行回火，其中該氮氣可為一氧化二氮(N2O)或一氧化氮(NO)等氣體，氣體的壓力是為常壓的條件下。在相同的氣體與壓力的條件下，經回火後因離子穿透矽基底10的深度是相同的，因此會在該兩不同濃度的厚墊氧化層16與薄墊氧化層18下方，形成相對應的兩不同厚度的淺離子摻雜區域20與濃離子摻雜區域22，其中厚墊氧化層16下方為淺離子摻雜區域20，薄墊氧化層18下則為濃離子摻雜區域22。
在完成離子擴散後，如圖2D所示，移除該厚墊氧化層16與薄墊氧化層18，接著在矽基底10上進行一熱氧化製程，以便在淺離子摻雜區域20與濃離子摻雜區域22的表面上形成相對應厚度的柵極絕緣層24與26，如圖2E所示，其中薄離子摻雜區20上形成一厚柵極絕緣層24，而濃離子摻雜區域22上則形成一薄柵極絕緣層26。形成兩不同厚度絕緣層之後，可在該半導體組件上繼續製作各種集成電路，以完成後續的半導體製程。
因此，本發明在半導體基底中利用圖案化光阻與蝕刻技術，形成兩不同厚度的墊氧化層，再於回火時形成兩不同濃度的氮離子摻雜區域，接著移除該墊氧化層，經熱氧化製程在該氮離子摻雜區上形成一厚柵極絕緣層與一薄柵極絕緣層，有效解決欲在半導體基底上形成不同厚度的雙柵極絕緣層的需求，在製程上不僅簡化相關的製作步驟，更因一次即可完成不同厚度的絕緣層，大大提升產品的可靠度與合格率，本發明可廣泛應用在半導體材料上，欲形成不同厚度的雙柵極絕緣層的金屬氧化半導體(MOS)製程中。
以上所述的實施例僅是為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，當不能以的限定本發明的專利範圍，即大凡依本發明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是包括下列步驟提供一半導體基底；在該半導體基底表面形成一墊氧化層；形成一圖案化光阻層在該墊氧化層上；以該圖案化光阻層為屏蔽，蝕刻該露出的墊氧化層，以形成兩不同厚度的墊氧化層區域；去除該圖案化光阻層；在氮氣中進行熱回火製程，以便在該墊氧化層下方的該基底內，形成不同深度的離子摻雜區域；去除該墊氧化層；及根據該二不同濃度的離子摻雜區域，在該基底上形成不同厚度的雙柵極絕緣層。
2.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是該墊氧化層的材質是為氧化矽。
3.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是該圖案化光阻是以微影蝕刻技術所形成。
4.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是蝕刻該墊氧化層的方法是使用溼蝕刻製造工藝。
5.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是該熱回火製程是採用常壓的氮氣體進行。
6.根據權利要求5所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是該氮氣是選自一氧化二氮與一氧化氮的氣體。
7.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是該柵極絕緣層是利用熱氧化製造工藝所形成。
8.根據權利要求1所述的形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其特徵是在形成該柵極絕緣層的步驟後，即可在該半導體基底上繼續製作集成電路各組件的後續半導體製造程序。
全文摘要
本發明是提供一種形成不同厚度的雙柵極絕緣層的方法，其是在一半導體基底表面先形成兩不同厚度的墊氧化層，再於氮氣體環境下進行回火製程，以形成兩不同厚度的氮離子摻雜區域，接著移除該墊氧化層，再利用熱氧化製程於氮離子摻雜區域上形成兩不同濃度的柵極絕緣層。本發明可有效簡化於雙柵極半導體組件中製造雙柵極絕緣層的步驟，藉此提升金屬氧化半導體組件的特性及產品合格率。
文檔編號H01L21/283GK1479350SQ0214192
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月27日 優先權日2002年8月27日
發明者許允峻 申請人:上海宏力半導體製造有限公司