[发明专利]半导体器件的制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件的制备方法，包括：提供半导体衬底；在非原胞区的半导体衬底内形成第一沟槽，在第一沟槽内壁和非原胞区的半导体衬底上形成栅氧化层，在第一沟槽内填充多晶硅栅和在栅氧化层和第一沟槽上形成多晶硅栅层；在多晶硅栅层上形成半导体层；对原胞区进行阱注入形成阱区；在原胞区内形成工作结构，在非原胞区上形成保护结构；形成层间介质层，在层间介质层内和第一沟槽上形成接触孔，在层间介质层上形成金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构。通过利用第一沟槽和多晶硅栅层将保护结构的一端引出，有效避免了保护结构两端互连在半导体层上方的层间介质层形成金属互连打开区域，导致半导体层表面受损。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种半导体器件的制备方法。

背景技术

半导体器件通常包括工作结构和对工作结构进行保护的保护结构，如金属-氧化物-半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，以下简称MOS管)在生产、组装、测试或搬运过程中都有可能生成静电，当静电电压较高时，会损坏MOS管，因此通常增加二极管作为静电保护(ESD)结构与MOS管并联以保护MOS管。

在半导体器件的具体制备工艺中，通常是在半导体衬底的非原胞区形成场氧，作为隔离环，以场氧为掩膜对半导体衬底进行自对准阱注入以在原胞区形成阱区，并在场氧上淀积半导体层，对半导体层进行掺杂而在非原胞区上形成保护结构，以及在阱区进行掺杂而在原胞区内形成工作结构，接着淀积一层层间介质层并在层间介质层中形成接触孔以引出电极。

在上述工艺过程中，为实现自对准掩膜阱注入，场氧需达到一定的厚度，设为h1，而淀积在场氧上的半导体层也具有一定的厚度，设为h2，即在半导体衬底上，非原胞区上的保护结构的表面比原胞区内的工作结构的表面高h1+h2(如8000A)，而层间介质层的上表面是平整的，这就使得非原胞区上的保护结构上方的层间介质层的厚度比原胞区上方的层间介质层厚度小h1+h2，导致保护结构上方的层间介质层较薄，这样在后续工艺中，如在形成金属层并对金属层进行刻蚀的过程中，由于层间介质层容易被损耗，使得保护结构很容易暴露在外而损伤保护结构，导致半导体器件可靠性失效。

发明内容

基于此，有必要针对目前半导体器件制备方法形成的半导体器件中保护结构上方的层间介质层较薄的技术问题，提出了一种新的半导体器件的制备方法。

一种半导体器件的制备方法，半导体器件包括工作结构和对工作结构进行保护的保护结构，制备方法包括：

提供半导体衬底，半导体衬底包括原胞区和非原胞区；

在非原胞区的半导体衬底内形成第一沟槽，并在第一沟槽内壁和非原胞区的半导体衬底上形成栅氧化层，以及在第一沟槽内填充多晶硅栅和在栅氧化层和第一沟槽上形成多晶硅栅层；

在非原胞区的多晶硅栅层上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层；

以半导体层为掩模对原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入，在原胞区的半导体衬底内形成阱区；

对阱区进行掺杂以在原胞区内形成工作结构，对半导体层进行掺杂以在非原胞区上形成保护结构；

在工作结构和保护结构上形成层间介质层，并在层间介质层内和第一沟槽上形成接触孔，以及在层间介质层上形成与接触孔连接的金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构。

在其中一个实施例中，第一沟槽底壁的栅氧化层厚度小于第一沟槽侧壁和非原胞区的半导体衬底上的栅氧化层厚度。

在其中一个实施例中，第一沟槽底壁的栅氧化层厚度为第一沟槽侧壁或非原胞区的半导体衬底上的栅氧化层厚度的70％，且随着栅氧化层厚度的增加，该比例逐渐减小。

在其中一个实施例中，多晶硅栅层的厚度取值范围为400A～600A。