[發(fā)明專利]一種三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010470438.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111540677B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)立巍;陳政勛;李景賢
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興同芯成集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308;H01L21/28
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

1.一種三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

S1、選用硅片基板，并在硅片基板上蝕刻出第一溝槽（11），形成初加工晶體管（1），同時清洗去除第一溝槽（11）側(cè)壁的雜質(zhì)；

S2、將初加工晶體管（1）置于氧化爐管中進(jìn)行氧化操作，以便在第一溝槽（11）的內(nèi)側(cè)壁生成厚度為50-400?的氧化硅保護(hù)層（101）；

S3、以電漿激發(fā)化學(xué)氣相沉積工藝或低壓力化學(xué)氣相沉積法，在第一溝槽（11）的氧化硅保護(hù)層（101）上沉積形成氮化硅薄膜層（102）；

S4、以含氟氣體進(jìn)行電漿化處理，并提供偏壓電位，將形成的氮化硅薄膜層（102）作為側(cè)壁，并將蝕刻停止在氧化硅保護(hù)層（101）上；

S5、以第一溝槽（11）側(cè)壁蝕刻出的氮化硅薄膜層（102）作為硬掩模，隨后在第一溝槽（11）的底部以干蝕刻工藝?yán)^續(xù)蝕刻硅片基板的Si層，形成第二溝槽（12）；

S5.1、對蝕刻有第二溝槽（12）的晶體管（1），通過磷酸液將第一溝槽（11）上殘留的氮化硅薄膜層（102）進(jìn)行完全蝕刻，并清洗去除第二溝槽（12）側(cè)壁的雜質(zhì)；

S6、將晶體管（1）置于溫度為900-1050℃的氧化爐管中進(jìn)行氧化操作，以便在第二溝槽的內(nèi)側(cè)壁生成厚度為50-400?的氧化硅保護(hù)層（101）；

S7、以化學(xué)氣相沉積法，在第二溝槽（12）的氧化硅保護(hù)層（101）上均勻覆蓋形成有機硅隔離層（103）；

S8、以含氟氣體進(jìn)行電漿化處理，并提供偏壓電位，將形成的有機硅隔離層（103）作為側(cè)壁，并將蝕刻停止在氧化硅保護(hù)層（101）上；

S9、以第二溝槽（12）側(cè)壁蝕刻出的有機硅隔離層（103）作為硬掩模，隨后在第二溝槽（12）的底部以干蝕刻工藝?yán)^續(xù)蝕刻硅片基板的Si層，形成第三溝槽（13），并清洗去除第三溝槽（13）側(cè)壁的雜質(zhì)，獲得三層階梯狀溝槽晶體管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，所述S2中采用的氧化爐管中氧化操作的溫度為900-1050℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，所述S3中所述氮化硅薄膜層（102）與氧化硅保護(hù)層（101）的蝕刻比大于10:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，所述S3中采用的電漿激發(fā)化學(xué)氣相沉積工藝是在400-800℃溫度下，以SiH₂Cl₂+NH₃為原料進(jìn)行沉積操作。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，所述S7中以化學(xué)氣相沉積法使用有機前驅(qū)物，在第一溝槽（11）的氧化硅保護(hù)層（101）上均勻覆蓋形成有機硅隔離層（103）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，在每次形成溝槽后，先進(jìn)行清洗以去除雜質(zhì)再進(jìn)行下一步操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，

所述S4之后且S5之前，通過氫氟酸去除位于氮化硅薄膜層（102）之間的第一溝槽（11）底端的氧化硅保護(hù)層（101）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，

所述S8之后且S9之前，通過氫氟酸去除位于機硅隔離層（103）之間的第二溝槽（12）底端的氧化硅保護(hù)層（101）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，完成所述S9之后，進(jìn)行以下步驟：

S10、通過氫氟酸去除第一溝槽（11）以及第二溝槽（12）上的氧化硅保護(hù)層（101）和殘留的有機硅隔離層（103），再次晶體管（1）置于溫度為900-1050℃的氧化爐管中進(jìn)行氧化操作，以便在第一溝槽（11）、第二溝槽（12）以及第三溝槽（13）上均勻覆蓋厚度為50-400?的氧化硅保護(hù)層（101）。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三層階梯狀溝槽晶體管的制造工藝，其特征在于，完成所述S10之后，進(jìn)行以下步驟：

S11、對第一溝槽（11）、第二溝槽（12）以及第三溝槽（13）摻雜磷或砷的多晶硅（104），使得多晶硅（104）對第一溝槽（11）、第二溝槽（12）以及第三溝槽（13）進(jìn)行完全填充；

S12、將處于第一溝槽（11）外的多余多晶硅（104）施以CMP或者全面蝕刻工藝進(jìn)行去除完全，以便于第一溝槽（11）外的多晶硅（104）平坦化，獲得具有三層階梯狀溝槽的成型晶體管。