用于優(yōu)化中壓溝槽柵mos加工工藝的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝，尤其涉及一種用于優(yōu)化中壓溝槽柵MOS加工工藝的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在市場競爭中，為了降低成本，低壓MOSFET工藝已經(jīng)將最小光刻層數(shù)降低到四層(溝槽trench、源極source、接觸孔contact、金屬層metal),甚至三層(溝槽trench、接觸孑L contact、金屬層 metal)。
[0003]現(xiàn)有的低壓溝槽柵MOSFET工藝最低光刻層數(shù)為四層，trench、source、contact、metal?，F(xiàn)有工藝流程具體如下:
[0004]I) Pad OX (墊氧化層)生長，body光刻，body注入,光刻膠去除，body退火,形成
[0005]body 區(qū) 2，見圖1A ;
[0006]2) source光刻，source注入，光刻膠去除，source退火，形成source區(qū)3,見圖1B ；
[0007]3)溝槽hard mask (硬掩膜)生長,溝槽光刻，溝槽hard mask刻蝕,溝槽刻蝕,溝槽hard mask去除；
[0008]4)棚極氧化層4淀積，棚極多晶娃5淀積，棚極多晶娃5回刻蝕，見圖1C ；
[0009]5)犧牲氧化膜生長，犧牲氧化膜刻蝕；
[0010]6)金屬下介質(zhì)膜(ILD)6淀積；
[0011]7)接觸孔7光刻，接觸孔7刻蝕，見圖1D ；
[0012]8)源級金屬生長、光刻、刻蝕。
[0013]中壓MOSFET器件，為了達(dá)到所需要的擊穿電壓，通常會在終端區(qū)域增加保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0014]定義保護(hù)環(huán)的圖形通常有兩種方法，一是增加一層光刻，如Guard ring光刻(Guard ring是保護(hù)環(huán)的一種類型)；二是通過body (體區(qū))光刻來定義。
[0015]為了中壓MOSFET的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，勢必要增加一層光刻，這樣會導(dǎo)致工藝成本上升，產(chǎn)品競爭力下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種用于優(yōu)化中壓溝槽柵MOS加工工藝的方法，該方法優(yōu)化版圖設(shè)計和加工工藝，在不需要增加Guard ring或Body光刻的情況下,實現(xiàn)帶有分壓環(huán)結(jié)構(gòu)的中壓M0SFET，從而降低工藝成本。
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于優(yōu)化中壓溝槽柵MOS加工工藝的方法，該方法的最小光刻層數(shù)為3層，分別是溝槽光刻、接觸孔光刻、金屬層光刻；所述溝槽光亥IJ，通過一層光刻同時定義出溝槽圖形和body注入圖形，所述body注入圖形包括保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述溝槽光刻，通過一層光刻同時定義出溝槽圖形、body注入圖形和source注入圖形三層圖形。
[0018]該方法具體包括如下步驟:
[0019]步驟1，溝槽硬掩膜生長，溝槽光刻，溝槽硬掩膜刻蝕；
[0020]步驟2, body注入，body退火；
[0021]步驟3, source 注入，source 退火；
[0022]步驟4，溝槽氧化硅填充；
[0023]步驟5，溝槽氧化硅回刻蝕；
[0024]步驟6，溝槽刻蝕；
[0025]步驟7，柵極氧化層淀積，柵極多晶硅淀積，柵極多晶硅回刻蝕；
[0026]步驟8,金屬下介質(zhì)膜ILD淀積；
[0027]步驟9，接觸孔光刻，接觸孔刻蝕；
[0028]步驟10，金屬生長、光刻、刻蝕。
[0029]步驟I中，所述溝槽光刻打開的圖形至少包括兩種線寬a、b，a>b，其中b處尺寸較小僅作為body、source注入圖形，a處尺寸較大既作為body、source注入圖形,又作為定義溝槽刻蝕的圖形。
[0030]步驟I中，a尺寸通常為0.4?1.5 μ m，b尺寸通常為0.1?0.5μπι，且a>b。。
[0031]步驟3中，所述source注入之前可以增加一步source光刻。
[0032]步驟4中，所述溝槽氧化硅填充工藝采用LPCVD或HTO以達(dá)到很好的保形性，填充后兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，b處氧化硅完全填滿，a處形成凹陷形狀。
[0033]步驟4中，氧化硅的厚度為通常為l/2b?3/2b，也可以大于3/2b，但是不能小于l/2b。
[0034]步驟5中，所述溝槽氧化硅回刻蝕之后，兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，b處被氧化硅填滿，a處形成氧化硅側(cè)墻。
[0035]步驟5中，所述回刻蝕的刻蝕量為步驟4中氧化硅淀積厚度并增加30%的過刻蝕。
[0036]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明優(yōu)化版圖設(shè)計及加工工藝，利用溝槽光刻同時定義溝槽圖形和body注入圖形,其中body注入圖形包括保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。然后充分利用CVD氧化硅成膜特性和干法回刻蝕各項異性原理，將部分body注入圖形中填滿氧化硅，在溝槽圖形區(qū)域形成oxide側(cè)墻。最終實現(xiàn)利用一層光刻，實現(xiàn)溝槽和body兩層圖形的定義。本發(fā)明對現(xiàn)有中壓溝槽柵MOS版圖設(shè)計及加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)省了一層光刻工藝，從而縮短工藝流程、降低工藝成本。
【附圖說明】
[0037]圖1A-圖1D是現(xiàn)有低壓溝槽柵MOSFET工藝的流程圖；其中，圖1A是步驟l)body退火后的斷面示意圖；圖1B是步驟2)S0Urce退火后的斷面示意圖；圖1C是步驟4)柵極多晶硅回刻蝕后的斷面示意圖；圖1D是步驟7)接觸孔刻蝕后的斷面示意圖。
[0038]圖2A-圖21是本發(fā)明方法的流程圖；其中，圖2A是本發(fā)明方法步驟I溝槽hardmask刻蝕后的斷面不意圖；圖2B是本發(fā)明步驟2body退火后的斷面不意圖；圖2C是本發(fā)明步驟3s0Urce退火后的斷面示意圖；圖2D是本發(fā)明步驟4溝槽氧化硅填充后的斷面示意圖；圖2E是本發(fā)明步驟5溝槽氧化硅回刻蝕后的斷面示意圖；圖2?是本發(fā)明步驟7柵極多晶硅回刻蝕后的斷面示意圖；圖2G是本發(fā)明步驟4溝槽氧化硅填充后的斷面效果示意圖；圖2H是本發(fā)明步驟5溝槽氧化硅回刻蝕后的斷面效果示意圖；圖21是本發(fā)明步驟6溝槽刻蝕后的斷面效果示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記說明如下:
[0040]圖1A-圖1D中，I是娃基片，2是body區(qū),3是source區(qū),4是棚極氧化層，5是棚極多晶硅，6是金屬下介質(zhì)膜(ILD)，7是接觸孔；
[0041 ] 圖2A-圖21中，21是娃基片，22是溝槽，23是body區(qū)，24是source區(qū)，25是氧化硅，25A是氧化硅側(cè)墻，26是柵極氧化層，27是柵極多晶硅，a為尺寸較大溝槽的線寬，b為尺寸較小溝槽的線寬。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0043]本發(fā)明方法采用三層光刻，分別是溝槽光刻、接觸孔光刻、金屬層光刻。
[0044]加工工藝流程如下:
[0045]1、溝槽hard mask (硬掩膜)生長,溝槽光刻,溝槽hard mask刻蝕,示意圖如圖2A，溝槽光刻打開的圖形至少包括兩種線寬a、b:a尺寸通常為0.4?1.5 μ m，b尺寸通常為0.1?0.5 μ m,其中b處尺寸較小僅作為body、source注入圖形，a處尺寸較大既作為body、source注入圖形,又作為定義溝槽刻蝕的圖形，如圖2A所示；
[0046]2、body注入，body退火,形成body區(qū)23,示意圖如圖2B ；
[0047]3、source注入，source退火,形成source區(qū)24,示意圖如圖2C ;溝槽光刻,通過一層光刻同時定義出溝槽、body和source三層圖形,其中source圖形也可以增加一層光刻另外定義；
[0048]4、溝槽氧化硅25填充，示意圖如圖2D，采用LPCVD(低壓化學(xué)氣相淀積工藝)或HTO(熱氧化工藝)淀積，淀積厚度通常為l/2b?3/2b，也可以大于3/2b，但是不能小于l/2b，效果圖如圖2G ;溝槽氧化硅填充工藝可以采用LPCVD或HTO以達(dá)到很好的保形性，填充后兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，如圖2D所示，a處氧化硅完全填滿，b處形成凹陷形狀；
[0049]5、溝槽氧化硅25回刻蝕，示意圖如圖2E，效果圖如圖2H ;刻蝕量為氧化硅25淀積厚度增加30%的過刻蝕，溝槽氧化硅回刻蝕之后(利用干法回刻蝕各項異性原理)，兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，如圖2E所示，a處依然被氧化硅25填滿，b處形成氧化硅側(cè)墻 25A ；
[0050]6、溝槽刻蝕，效果圖如圖21 ；
[0051]7、柵極氧化層26淀積，柵極多晶硅27淀積，柵極多晶硅27回刻蝕示意圖如圖2F ；
[0052]8、金屬下介質(zhì)膜(ILD)淀積；
[0053]9、接觸孔光刻，接觸孔刻蝕；
[0054]10、金屬生長、光刻、刻蝕。
[0055]本發(fā)明優(yōu)化版圖設(shè)計及加工工藝，利用溝槽光刻同時定義溝槽圖形和body注入圖形，其中body注入圖形包括保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。然后充分利用CVD氧化硅成膜特性和干法回刻蝕各項異性原理，將部分body注入圖形中填滿氧化硅，在溝槽圖形區(qū)域形成oxide側(cè)墻。最終實現(xiàn)利用一層光刻，實現(xiàn)溝槽和body兩層圖形的定義。本發(fā)明對現(xiàn)有中壓溝槽柵MOS版圖設(shè)計及加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)省了一層光刻工藝，從而縮短工藝流程、降低工藝成本。
【主權(quán)項】
1.一種用于優(yōu)化中壓溝槽柵MOS加工工藝的方法,其特征在于，該方法的最小光刻層數(shù)為3層，分別是溝槽光刻、接觸孔光刻、金屬層光刻；所述溝槽光刻，通過一層光刻同時定義出溝槽圖形和body注入圖形，所述body注入圖形包括保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溝槽光刻，通過一層光刻同時定義出溝槽圖形、body注入圖形和source注入圖形三層圖形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟: 步驟1，溝槽硬掩膜生長，溝槽光刻，溝槽硬掩膜刻蝕； 步驟2, body注入，body退火； 步驟3, source注入，source退火； 步驟4，溝槽氧化硅填充； 步驟5，溝槽氧化硅回刻蝕； 步驟6，溝槽刻蝕； 步驟7，柵極氧化層淀積，柵極多晶硅淀積，柵極多晶硅回刻蝕； 步驟8,金屬下介質(zhì)膜ILD淀積； 步驟9，接觸孔光刻，接觸孔刻蝕； 步驟10，金屬生長、光刻、刻蝕。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟I中，所述溝槽光刻打開的圖形至少包括兩種線寬a、b, a>b,其中b處尺寸較小僅作為body、source注入圖形，a處尺寸較大既作為body、source注入圖形,又作為定義溝槽刻蝕的圖形。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟I中，a尺寸為0.4?1.5 μ m，b尺寸為0.1 ?0.5 μ m,且 a>b。
6.如權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,步驟3中，所述source注入之前增加一步source 光刻。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟4中，所述溝槽氧化硅填充工藝采用LPCVD或HTO以達(dá)到很好的保形性，填充后兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，b處氧化硅完全填滿，a處形成凹陷形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟4中，所述氧化硅的厚度為l/2b?3/2b。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟5中，所述溝槽氧化硅回刻蝕之后，兩種線寬的溝槽圖形處達(dá)到不同的效果，b處被氧化硅填滿，a處形成氧化硅側(cè)墻。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟5中，所述回刻蝕的刻蝕量為步驟4中氧化硅淀積厚度并增加30%的過刻蝕。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于優(yōu)化中壓溝槽柵MOS加工工藝的方法，該方法的最小光刻層數(shù)為3層，分別是溝槽光刻、接觸孔光刻、金屬層光刻；利用溝槽光刻同時定義溝槽圖形和body注入圖形，其中body注入圖形包括保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)。然后充分利用CVD氧化硅成膜特性和干法回刻蝕各項異性原理，將部分body注入圖形中填滿氧化硅，在溝槽圖形區(qū)域形成oxide側(cè)墻。最終實現(xiàn)利用一層光刻，實現(xiàn)溝槽和body兩層圖形的定義。本發(fā)明對現(xiàn)有中壓溝槽柵MOS版圖設(shè)計及加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，節(jié)省了一層光刻工藝，從而縮短工藝流程、降低工藝成本。
【IPC分類】H01L21-336
【公開號】CN104701174
【申請?zhí)枴緾N201310661168
【發(fā)明人】叢茂杰, 周穎, 陳正嶸
【申請人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日