[发明专利]低温牺牲氧化物的生成

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及半导体制备，更具体地涉及在半导体制备过程中形成氧化物。

2.相关技术描述

半导体存储器件，例如动态随机存储器(DRAM)包含由晶体管访问以存储数据的电容。DRAM技术采用的多种电容类型之一是深沟槽(DT)电容器。深沟槽电容器通常埋入半导体的衬底中。

半导体器件如DRAM器件的加工工艺要求生成并且随后清除牺牲薄膜如SiO₂，该氧化物被称为牺牲氧化物(SacOx)。这些SacOx可以有不同的用途，如：

1.表面保护，例如在注入，或者刻蚀过程中(例如：现有技术的门氧化物的形成)；

2.应力释放薄膜(例如：衬垫氧化物)；

3.刻蚀停止层(例如：衬垫氧化物)；

4.表面平滑(例如：深沟槽中的SacOx)；

5.掩膜层(例如：随后氧化处理的金属硬掩膜)；

6.结构形成(在深沟槽中生成多柱，形成DT瓶状结构)；和

7.在离子注入时形成阻碍沟槽。

常规热SacOx形成有至少以下缺点：

1.要求温度高达1050℃。如此高的温度会显著增加热处理堆积，这将会在器件界面产生应力导致生成位错。这些位错会，例如，引起可变停留时间(VRT)问题。

2.如果包含多晶表面，如沟槽侧壁，高温SacOx的氧化物厚度显示严重依赖于硅晶体取向，由此导致结构的不一致。

3.需要对热SacOx厚度进行测量和控制。常规情况下，SacOx厚度的测量是在监测晶片的表面上进行的，即：该测量是一种间接测量，它与实际结构相关。如果表面的晶体取向不同或者是多晶体(例如：沟槽侧壁)会导致测量厚度与实际厚度之间出现明显偏差(不良控制)。

4.热氧化物显示出高密度因而相对可抵抗湿式刻蚀。清除热氧化物经常会导致对暴露器件表面的不需要的破坏(退化)。

5.要在整个晶片的范围获得均匀的SacOx厚度，所要求的温度均匀性非常高，这需要高质量非常昂贵的炉子。

因此，需要提出一种没有常规方法缺点的用于生成牺牲氧化物的方法。还需要提供对牺牲氧化物进行处理而不会对热处理堆积产生显著影响。

发明概述

一种用于生产半导体器件的牺牲氧化物沉积方法，包括以下步骤：准备电化学槽，使得包含有电解质的溶液与P型硅掺杂区反应，以便当晶片与溶液之间有电位势差时在P型硅掺杂区形成牺牲氧化物，采用牺牲氧化物层对晶片进行处理。

根据本发明的另一种以电化学方式形成牺牲氧化物的方法，包括以下步骤：暴露硅衬底的P型掺杂部分，将硅衬底放入电化学槽中，该电化学槽中储有包含已溶解电解质的溶液，在硅衬底上施加第一电位势并且在溶液中第二电位势，从而在衬底与溶液之间产生电位势差，导致牺牲氧化物层以电化学方式沉积在衬底的被暴露的P型掺杂区，使用牺牲氧化物层对晶片进行处理和清除牺牲氧化物。

在其它方法中还可以包括以下步骤：在晶片和溶液间施加电压以生成电位势差，通过所施加电压来控制牺牲氧化物的厚度。溶液优选地包含水和电解质优选地包含离子成分。将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括以下步骤：将晶片放置在电化学槽中以便暴露晶片表面，该晶片表面暴露区域上包括已暴露的P型硅掺杂区；以及在溶液中提供反电极，该电极暴露的面积与晶片暴露面积基本相同。

将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括密封晶片的非暴露区以防止与溶液接触的步骤。将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括以下步骤：将晶片放置在电化学槽中以便使包含已经暴露的P型硅掺杂区域的晶片的前表面暴露于阳极或电化学氧化的条件下，晶片背面暴露于第二溶液中，第二溶液向晶片传送电势从而产生电位势差。包含电解质的溶液最好与P型硅掺杂区域发生以下反应：

该反应最好在接近室温的条件下发生。