[發明專利]雙柵介電層及半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201310265449.6
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103325672A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 吉揚永;姚澤強;鄭智星;楊海峰
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/8234;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本公開的實施例涉及半導體器件的制造，尤其涉及但不限于雙柵介電層的制造方法及含雙柵介電層的半導體器件的制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，由多種功能的電路模塊集成在一起構成的集成電路越來越受歡迎，這些功能不同的電路模塊一般由集成于晶片上的大量的晶體管和/或其它半導體器件相互作用而發揮各種特定的電路功能。尤其在大規模集成電路(VLSI)和超大規模集成電路(ULSI)應用中，集成于晶片上的晶體管和/或其它半導體器件的數量非常龐大并且集成密度很高，因而在不同晶體管/其它半導體器件之間提供隔離結構以防止鄰近器件之間不期望的短路狀況發生是非常重要的。常用的隔離結構包括場氧隔離以及溝槽隔離，例如淺溝槽隔離(STI)。隨著集成電路對集成度要求的提高，對半導體器件制造工藝的要求也不斷提高，制造工藝中允許的器件最小關鍵尺寸也不斷降低以提高集成度。然而，當制造工藝中允許的器件最小關鍵尺寸降到低于25μm時，采用場氧隔離來實現不同晶體管/其它半導體器件之間的隔離變得不再可行，因而這種情況下主要采用溝槽隔離。

另外，集成于同一晶片上的不同電路模塊、不同晶體管和/或其它不同的晶體管器件可能需要工作于不同的電壓范圍下。例如，在集成開關型電源中，通常包括至少一個功率晶體管以及用于控制該功率晶體管的導通和關斷的控制電路。該功率晶體管可能需要工作在比控制電路中的晶體管的工作電壓大很多的電壓下。為了在一種制造工藝下實現將高壓器件(例如高壓功率晶體管)和低壓器件(例如控制電路中的低壓半導體器件)集成在同一晶片上并獲得高面積利用率，則通常需要制造雙柵介電層。例如，具有第一厚度(比如)的第一柵介電層用作高壓器件和低壓器件的柵隔離層，具有比第一厚度更厚的第二厚度(比如)的第二柵介電層用作高壓器件的場板隔離層，通常該場板位于高壓器件的漂移區上方(大多數情況下，該場板可以由高壓器件的柵的一部分延伸至漂移區上方形成)。厚度相對較大的第二柵介電層和場板對于高壓器件的耐高壓性能具有很重要的作用。因此，在同一晶片上制造具有不同工作電壓范圍的高壓器件和低壓器件，制造雙柵介電層是必須的。也就是說需要制造厚度相對較薄的第一柵介電層以為制造高壓器件和低壓器件所用，并且制造厚度相對較厚的第二柵介電層以為制造高壓器件所用。

由以上可見，基于縮減制造工藝中允許的器件最小關鍵尺寸，為生產高集成度和高晶片面積利用率的集成電路，制造具有雙柵介電層并且采用溝槽隔離的半導體器件已成為一種技術趨勢。但是，采用傳統的制造工藝流程制造具有雙柵介電層并且采用溝槽隔離的半導體器件時存在一些不可忽視的缺點。例如，圖1A至圖1C采用縱向剖面示意圖示出了一種采用傳統的制造工藝流程制造具有雙柵介電層和淺溝槽隔離(STI)結構的半導體器件的方法中的部分步驟。在傳統的工藝流程中，在襯底10上形成STI結構11后，通常采用熱氧化方式生長厚柵氧層12，參考圖1A。STI結構11可以用于界定工作電壓范圍相對較高的第一有效區域HV和工作電壓范圍相對較低的第二有效區域LV，并且可以用于將制作于第一有效區域HV中的高壓半導體器件與制作于第二有效區域LV中的低壓半導體器件隔離。厚柵氧層12可以為制造高壓半導體器件所用。由于厚柵氧層12通常采用熱氧化工藝形成，而熱氧化生長厚柵氧層12需要消耗襯底10的相對較大的一部分，因此厚柵氧層12會有比較可觀的一部分向下侵入到其下方的襯底10中。若期望的厚柵氧層12的厚度超過則在STI結構11的邊緣附近會由于厚柵氧層12的不匹配生長導致硅晶缺陷，造成硅晶應力，可能成為半導體器件漏電的一種源頭。再者，由于半導體襯底10和STI結構11(例如氧化物STI結構)的氧化速率不同，厚柵氧層12的位于STI結構11上方部分的厚度會比位于半導體襯底10上方部分的厚度小得多，成為在后續工藝步驟中導致STI結構11的邊緣附近出現凹陷缺口的主要原因。