[发明专利]实现沟槽场效应晶体管源极接触槽自对准结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的在沟槽场效应晶体管中实现接触孔自对准结构的工艺制造方法，特别是涉及一种利用沟槽刻蚀阻挡层的特殊刻蚀工艺实现沟槽场效应晶体管源极接触槽自对准结构的方法。

背景技术

随着对集成度的要求越来越高，沟槽场效应晶体管沟槽之间的距离也越来越小，所以源极接触孔的对准精度面临越来越大的挑战。为了解决这一问题，工艺上大都采用了源极接触孔自对准的结构和工艺。

其中，现有的两种沟槽场效应晶体管的结构示意图如图1-2所示。其中，第一种沟槽场效应晶体管（如图1所示）具有如下的特征：

1）栅极多晶硅表面低于硅衬底表面很多；

2）沟槽在硅衬底表面开口处成喇叭状；

3）层间介质层氧化膜一部分深入到硅衬底中；

4）源极注入层较深；

5）接触槽基本没有在层间介质层氧化膜中的部分；

6）接触槽在硅衬底中的部分较深。

第二种沟槽场效应晶体管（如图2所示）具有如下的特征：

1）栅极多晶硅表面高出硅衬底表面很多，以用于形成侧壁保护膜结构；为让栅极多晶硅表面高出硅衬底表面很多，其工艺为在栅极多晶硅生长时在硅衬底表面存在一层足够厚的氧化膜作为栅极多晶硅刻蚀时的停止层；

2）利用侧壁保护膜，完成接触槽在硅衬底中的部分实现自对准结构。

然而，对于自对准结构的实现工艺还有进一步研究的余地。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用沟槽刻蚀阻挡层的特殊刻蚀工艺实现沟槽场效应晶体管源极接触槽自对准结构的方法。该方法能有效提高接触槽的对准工艺窗口，提高产品集成度。

为解决上述技术问题，本发明的实现沟槽场效应晶体管源极接触槽自对准结构的方法（即利用沟槽刻蚀阻挡层的特殊刻蚀工艺实现沟槽场效应晶体管源极接触槽自对准结构的方法），包括步骤：

1）在硅衬底上淀积第一氧化膜作为沟槽刻蚀阻挡层；

2）对沟槽刻蚀阻挡层进行刻蚀，形成碗状结构后，再用干法刻蚀形成沟槽；

3）使用常规的沟槽场效应晶体管工艺流程形成栅极氧化膜和栅极多晶硅，然后通过干法刻蚀将栅极多晶硅回刻至沟槽刻蚀阻挡层表面；

4）利用栅极多晶硅和沟槽刻蚀阻挡层之间的刻蚀选择比，使用干法刻蚀在沟槽刻蚀阻挡层中定义出接触槽的位置并刻蚀至露出硅衬底，然后，通过干法刻蚀，在硅衬底上开出源极接触槽；

5）淀积第二氧化膜，以填满源极接触槽；

6）使用湿法刻蚀将第二氧化膜刻蚀至栅极多晶硅表面；

7）使用干法刻蚀将栅极多晶硅刻蚀至硅衬底表面；

8）使用干法刻蚀将硅衬底表面的氧化膜（包括：第二氧化膜、栅极氧化膜和第一氧化膜）刻蚀至剩余150～250埃；

9）使用常规的沟槽场效应晶体管工艺流程完成体注入层和源极注入层；

10）使用常规的沟槽场效应晶体管工艺流程形成层间介质层，并利用掩模版定义出源极接触槽在层间介质层中的部分；

11）使用常规的沟槽场效应晶体管工艺流程形成源极接触槽的金属阻挡层、钨塞和金属层。

所述步骤1）中，淀积的方法包括：常压化学气相淀积；第一氧化膜的材质包括：二氧化硅；沟槽刻蚀阻挡层（即第一氧化膜）的厚度为5000～6000埃，优选为5000埃。

所述步骤2）中，刻蚀的方法为：先用湿法刻蚀3000～3500埃后，再用干法刻蚀2000～2500埃的方法进行刻蚀；碗状结构的底部宽度依赖于掩模版上对沟槽宽度的设计尺寸；沟槽的深度为1.5～1.7微米。

所述步骤4）中，源极接触槽的深度为0.35～0.4微米。

所述步骤5）中，淀积的方法包括：化学气相淀积方法，如低压化学气相淀积和等离子体增强化学气相淀积的方法；第二氧化膜的材质包括：二氧化硅；第二氧化膜的厚度要求大于沟槽宽度的二分之一。

本发明使用先湿法、后干法刻蚀的工艺对沟槽刻蚀阻挡层进行刻蚀，形成碗状结构，从而在栅极多晶硅刻蚀时使用自对准的工艺将需要刻源极接触槽的地方打开，露出衬底。然后，利用干法刻蚀在露出衬底的地方刻蚀出源极接触槽，而且整个接触槽在层间介质层中的部分和硅衬底中的部分是分成不同工艺完成的，从而实现沟槽场效应晶体管自对准源极接触槽结构。

因此，本发明的方法可以有效提高接触槽的对准工艺窗口，提高产品集成度。同时，与现有自对准工艺不同的是：不需要将栅极多晶硅做成高出硅衬底表面很多或低于硅衬底表面很多的形貌。

附图说明