一種雙阱製造工藝方法

2023-09-21 04:18:15 1

專利名稱：一種雙阱製造工藝方法
技術領域：
本發明屬於半導體集成電路製造領域，尤其涉及一種雙阱製造工藝方法。
背景技術：
現有工藝一般是以2次光刻及相應的離子注入來形成雙阱工藝的，其主要問題是 會引入2次光刻套準以及實際尺寸(CD)變動所帶來的誤差，並且成本較高。如圖1所示， 現有雙阱工藝的簡要過程如下(1)在矽襯底上以熱氧化的方式生長一層薄的I^d oxide (襯墊氧化層)，如圖IA 所示。(2)光刻、顯影以定義出需要形成N阱(或P阱)的區域，並進行相應的磷P(或者 硼B/BF2)離子注入，如圖IB所示(以N阱為例)。(3)光刻、顯影以定義出需要形成P阱的區域，並進行相應的硼B/BF2離子注入，如 圖IC所示。(4)去除光刻膠以及襯墊氧化層形成N/P雙阱，如圖ID所示。以上傳統工藝在步驟(2)、(3)由於需要兩張掩模版並經過兩次光刻才能完成N/P 雙阱，因此不可避免的帶來了光刻套準(Overlay)以及實際尺寸(CD)變動所帶來誤差，該 誤差一般能夠達到0. 2-0. 5um(微米)左右，對工藝的穩定性造成一定的影響，甚至有可能 導致器件之間隔離出現較大的漏電流。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種雙阱製造工藝方法，其能夠克服雙阱兩次光 刻套準(Overlay)以及實際尺寸(⑶)波動所帶來的誤差。為解決上述技術問題，本發明提供一種雙阱製造工藝方法，包括如下步驟(1)在矽襯底上熱氧生長一層襯墊氧化層，然後採用低壓化學氣相澱積工藝在襯 墊氧化層上沉積一層無定形矽；(2)以離子注入的方式將大劑量的P型離子或N型離子注入到無定形矽的底部附 近；(3)光刻需要進行N型阱或P型阱注入的區域，並以反應離子刻蝕的方式將該區域 的無定形矽刻蝕掉，停在襯墊氧化層上，並進行與步驟O)的注入離子相反型的離子注入 形成N型阱或P型阱，然後去除光刻膠；(4)以高溫推阱的方式將無定形矽中的注入離子推入下面的矽襯底中，形成與步 驟(3)形成的阱相對的P型阱或N型阱；(5)最後將無定形矽以及襯墊氧化層去除。所述P型離子為硼或者二氟化硼。所述N型離子為磷。步驟⑷中，所述高溫推阱採用的工藝溫度為1100-1200°C，時間為1小時以上。
步驟(2)採用P型離子注入，則步驟(3)採用N型離子注入形成N型阱，步驟(4) 形成P型阱。步驟(2)採用N型離子注入，則步驟(3)採用P型離子注入形成P型阱，步驟(4) 形成N型阱。和現有技術相比，本發明具有以下有益效果本發明能夠克服雙阱兩次光刻套準 (Overlay)以及實際尺寸(⑶)波動所帶來的誤差，且只需要一次光刻，從而實現自對準，工 藝簡單且成本低。


圖1是現有的雙阱製造工藝方法的流程圖；圖2是本發明雙阱製造工藝方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。如圖2所示，本發明一種雙阱製造工藝方法，包括如下步驟(1)在矽襯底上熱氧生長一層薄的I^d oxide (襯墊氧化層)，然後採用LPCVD (低 壓化學氣相澱積工藝)在襯墊氧化層上沉積一層無定形矽(厚度約為0. 1-0. 5微米)，如圖 2A所示。(2)以離子注入的方式將大劑量的硼(B)或者二氟化硼(BF2)注入到無定形矽的 底部附近，注入能量為40kev-100kev，注入劑量為kl3-5el4，如圖2B所示。(3)光刻需要進行N阱注入的區域，並以本領域常用的反應離子刻蝕(RIE)的方式 將該區域的無定形矽刻蝕掉，停在襯墊氧化層上，並進行N型離子注入(如磷P注入)形成 N型阱(N阱)，如圖2C所示。(4)去除光刻膠，以高溫推阱(如1100°C，150min)的方式將無定形矽中的B或者 BF2推入下面的矽襯底中，形成P型阱(P阱)，如圖2D所示。(5)最後將無定形矽以及I^d oxide (襯墊氧化層)以溼法刻蝕(如氫氟酸和硝酸 混合溶液)去除，至此，本發明的雙阱工藝就完成了，如圖2E所示。上述工藝步驟中N/P的順序完全可以交換，例如，步驟(3)可以為光刻需要進行P 阱注入的區域，進行P型離子(如B或者BF2)注入形成P型阱；相應地，步驟(2)採用N型 離子注入(如磷P注入)到無定形矽的底部附近；步驟(4)為形成N型阱。上述工藝方法由於只需要在步驟(3)進行一次光刻，且後續是自對準工藝，因此 該雙阱工藝既能克服光刻套準的誤差，還能消除實際尺寸波動所帶來的誤差。
權利要求
1.一種雙阱製造工藝方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)在矽襯底上熱氧生長一層襯墊氧化層，然後採用低壓化學氣相澱積工藝在襯墊氧 化層上沉積一層無定形矽；(2)以離子注入的方式將大劑量的P型離子或N型離子注入到無定形矽的底部附近；(3)光刻需要進行N型阱或P型阱注入的區域，並以反應離子刻蝕的方式將該區域的無 定形矽刻蝕掉，停在襯墊氧化層上，並進行與步驟O)的注入離子相反型的離子注入形成N 型阱或P型阱，然後去除光刻膠；(4)以高溫推阱的方式將無定形矽中的注入離子推入下面的矽襯底中，形成與步驟 (3)形成的阱相對的P型阱或N型阱；(5)最後將無定形矽以及襯墊氧化層去除。
2.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(2)中，步驟(1)中，所述 無定形矽的厚度為0. 1-0. 5微米。
3.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(2)中，步驟(2)中，所述 P型離子為硼或者二氟化硼，所述N型離子為磷。
4.如權利要求1或3所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(4)中，步驟(2)中， 所述離子注入的注入能量為40kev-100kev，注入劑量為kl3-5el4。
5.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(4)中，步驟(4)中，所述 高溫推阱採用的工藝溫度為1100-1200°C，時間為1小時以上。
6.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(4)中，步驟(5)中，採用 溼法刻蝕將無定形矽以及襯墊氧化層去除，該溼法刻蝕採用氫氟酸和硝酸混合溶液。
7.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(2)採用P型離子注入， 則步驟(3)採用N型離子注入形成N型阱，步驟(4)形成P型阱。
8.如權利要求1所述的雙阱製造工藝方法，其特徵在於，步驟(2)採用N型離子注入， 則步驟(3)採用P型離子注入形成P型阱，步驟(4)形成N型阱。
全文摘要
本發明公開了一種雙阱製造工藝方法，包括如下步驟(1)在矽襯底上依次生長襯墊氧化層和無定形矽；(2)以離子注入的方式將大劑量的P型離子或N型離子注入到無定形矽的底部附近；(3)光刻需要進行N型阱或P型阱注入的區域，並以反應離子刻蝕的方式將該區域的無定形矽刻蝕掉，停在襯墊氧化層上，並進行與步驟(2)的注入離子相反型的離子注入形成N型阱或P型阱，然後去除光刻膠；(4)以高溫推阱的方式將無定形矽中的注入離子推入矽襯底中，形成與步驟(3)形成的阱相對的P型阱或N型阱；(5)最後將無定形矽以及襯墊氧化層去除。本發明能夠克服雙阱兩次光刻套準以及實際尺寸波動所帶來的誤差，且只需要一次光刻，從而實現自對準。
文檔編號H01L21/266GK102074465SQ20091020185
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者熊濤, 羅嘯, 陳華倫, 陳瑜, 陳雄斌 申請人:上海華虹Nec電子有限公司