專利名稱：生長用于高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件厚柵極氧化層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的發(fā)展，單芯片系統(tǒng)集成成為趨勢(shì)。這就需要在一塊芯片上同時(shí)擁有MCU的智能控制電路和模擬或高壓電路。
但是在實(shí)際的工藝中，高壓器件的厚柵極氧化層成長會(huì)引入額外的高溫長時(shí)間熱過程和濕法刻蝕過程，導(dǎo)致相關(guān)粒子注入條件的變化，硅基板應(yīng)力變化誘發(fā)的晶格缺陷發(fā)生及表面硅消耗，從而引起嚴(yán)重的低壓器件的電特性及可靠性性能變化。現(xiàn)有解決方案都集中在將高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離(STI)之后，低壓邏輯器件柵極氧化層成長之前。通過粒子注入條件的調(diào)整來彌補(bǔ)高壓器件的厚柵極氧化層成長所引起的變化。這樣就存在工藝復(fù)雜危險(xiǎn)性高的弊病。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在中生長厚柵極氧化層的方法，它可以避免高壓柵極氧化過程中低壓器件及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器器件電特性及可靠性性能變化。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在中生長厚柵極氧化層的方法；高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離之前，通過氮化硅層作為硬質(zhì)掩膜。
本發(fā)明的有益效果在于:避免高壓柵極氧化過程中低壓器件及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器器件電特性及可靠性性能變化，降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)工藝簡單、光刻板數(shù)保持不變。
上述在一種生長用于高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件厚柵極氧化層的方法；包括以下步驟:
成長高壓器件的厚柵極氧化層Si02 ；
利用光刻及濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件的厚柵極氧化層去除，露出硅襯底；
形成犧牲氧化層。
利用高壓器件的厚柵極氧化層作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，進(jìn)行高壓器件阱注入及熱過程；
形成用于溝道隔離硬質(zhì)掩膜作用的氮化硅層；
利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法形成溝道隔離；
沉積溝道隔離內(nèi)場(chǎng)區(qū)氧化層及化學(xué)機(jī)械研磨；
剝離氮化硅層；
形成用于高壓器件的厚柵極氧化層保護(hù)作用的硬質(zhì)掩膜氮化硅層；
利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層去除，露出犧牲氧化層；
低壓CMOS阱注入及相關(guān)開啟電壓調(diào)節(jié)注入；
利用濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的犧牲氧化層去除，露出硅襯底；
利用濕法腐蝕的方法將高壓器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層去除，露出高壓器件的厚柵極氧化層；利用熱氧化的方法生長低壓柵極氧化層。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是高壓器件的厚柵極氧化層(Si02①)成長示意圖。圖2是利用光刻(掩模板為Mask①)及濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的厚柵極氧化層去除，露出硅襯底的示意圖。圖3是犧牲氧化層(Si02②)形成的示意圖。圖4是利用高壓器件的厚柵極氧化層作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(Alignment Key)，進(jìn)行高壓器件阱注入及熱過程的示意圖。圖5是用于溝道隔離(STI)硬質(zhì)掩膜作用的氮化硅層(SiN①)形成的示意圖；圖6是利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法形成溝道隔離(STI)的示意圖。圖7是溝道隔離內(nèi)場(chǎng)區(qū)氧化層沉積及化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的示意圖。圖8是氮化硅層(SiN①)剝離的示意圖。圖9是用于高壓器件的厚柵極氧化層保護(hù)作用的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)形成的示意圖。圖10是利用光刻(掩模板仍為Mask①)及干法等離子體腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)去除，露出犧牲氧化層(Si02②)的示意圖。圖11是低壓CMOS阱注入及相關(guān)開啟電壓調(diào)節(jié)注入的示意圖。圖12是利用濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的犧牲氧化層(Si02②)去除，露出硅襯底的示意圖。圖13是利用濕法腐蝕的方法將高壓器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)去除，露出高壓器件的厚柵極氧化層(Si02①)的示意圖。圖14利用熱氧化的方法生長低壓柵極氧化層的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明首次提出將高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離(STI)之前，通過氮化硅層作為硬質(zhì)掩膜，在確保厚柵極氧化層膜厚的同時(shí)，這種方法可以避免高壓柵極氧化過程中低壓器件及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器器件電特性及可靠性性能變化，降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)工藝簡單、光刻板數(shù)保持不變。具體流程如下:保護(hù)將高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離(STI)形成之前，通過氮化硅層作為硬質(zhì)掩膜的相關(guān)工藝流程。具體如下:(I)如圖1所示，高壓器件的厚柵極氧化層(Si02①)成長。(2)如圖2所示，利用光刻(掩模板為Mask①)及濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件的厚柵極氧化層去除，露出硅襯底。(3)如圖3所示，犧牲氧化層(Si02②)的形成。(4)如圖4所示，利用高壓器件的厚柵極氧化層作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(Alignment Key)，來替代對(duì)準(zhǔn)層(zero layer)進(jìn)行高壓器件阱注入及熱過程。這樣能節(jié)省一張光刻掩模板。
(5)如圖5所示，用于溝道隔離(STI)硬質(zhì)掩膜作用的氮化硅層(SiN①)形成。
(6)如圖6所示，利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法形成溝道隔離(STI)。
(7)如圖7所示，溝道隔離內(nèi)場(chǎng)區(qū)氧化層沉積及化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)。
(8)如圖8所示，氮化硅層(SiN①)剝離。
(9)如圖9所示，用于高壓器件的厚柵極氧化層保護(hù)作用的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)形成。
(10)如圖10所示，利用光刻(掩模板仍為Mask①)及干法等離子體腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)去除，露出犧牲氧化層(Si02②)。
(11)如圖11所示，低壓CMOS阱注入及相關(guān)開啟電壓調(diào)節(jié)注入。
(12)如圖12所示，利用濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的犧牲氧化層(Si02②)去除，露出硅襯底。
(13)如圖13所示，利用濕法腐蝕的方法將高壓器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)露出高壓器件的厚柵極氧化層(Si02①)。
(14)如圖14所示，利用熱氧化的方法生長低壓柵極氧化層。
后續(xù)工藝步驟與傳統(tǒng)工藝一致。由于高壓器件的厚柵極氧化層生長是整個(gè)工藝流程的起始工藝，因此可以用來作為后續(xù)光刻工藝的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(Alignment Key)。那么就節(jié)省了一張常規(guī)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)掩模板(Alignment Key mask)。同時(shí),為了精確控制厚柵極氧化層的膜厚，Mask①要被利用第二次，作為硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)的圖形定義。所以，總的光刻掩模板數(shù)保持不變。
由于高壓器件的厚柵極氧化層生長是整個(gè)工藝流程的起始工藝，因此可以用來作為后續(xù)光刻工藝的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)(Alignment Key)。那么就節(jié)省了一張常規(guī)的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)掩模板(Alignment Key mask)。同時(shí),為了精確控制厚柵極氧化層的膜厚，Mask①要被利用第二次，作為硬質(zhì)掩膜氮化硅層(SiN②)的圖形定義。所以，總的光刻掩模板數(shù)保持不變。
本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案。基于本發(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來揭示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種生長用于高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件厚柵極氧化層的方法；其特征在于，高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離之前，通過氮化硅層作為硬質(zhì)掩膜。
2.如權(quán)利要求1所述的生長用于高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件厚柵極氧化層的方法；其特征在于，包括以下步驟: 成長高壓器件的厚柵極氧化層Si02 ； 利用光刻及濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件的厚柵極氧化層去除，露出硅襯底； 形成犧牲氧化層； 利用高壓器件的厚柵極氧化層作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)，進(jìn)行高壓器件阱注入及熱過程； 形成用于溝道隔離硬質(zhì)掩膜作用的氮化硅層； 利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法形成溝道隔離； 沉積溝道隔離內(nèi)場(chǎng)區(qū)氧化層及化學(xué)機(jī)械研磨； 剝離氮化硅層； 形成用于高壓器件的厚柵極氧化層保護(hù)作用的硬質(zhì)掩膜氮化硅層； 利用光刻及干法等離子體腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層去除，露出犧牲氧化層； 低壓CMOS阱注入及相關(guān)開啟電壓調(diào)節(jié)注入； 利用濕法腐蝕的方法將低壓邏輯器件區(qū)域的犧牲氧化層去除，露出硅襯底； 利用濕法腐蝕的方法將高壓器件區(qū)域的硬質(zhì)掩膜氮化硅層去除，露出高壓器件的厚柵極氧化層； 利用熱氧化的方法生長低壓柵極氧化層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生長用于高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件厚柵極氧化層的方法；高壓器件的厚柵極氧化層成長發(fā)生在淺溝道隔離之前，通過氮化硅層作為硬質(zhì)掩膜。本發(fā)明避免高壓柵極氧化過程中低壓器件電特性及可靠性性能變化，降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)工藝簡單、光刻板數(shù)保持不變。
文檔編號(hào)H01L21/28GK103137453SQ20111038288
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉劍, 陳瑜, 陳華倫 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司