[其他]金属氧化物半导体绝缘工艺

说明书

在ＮＯＳ电路中形成场氧化区的一种工艺，最初热生长一层氮化硅密封衬底表面，以减少横向氧化，或者说减小沿衬底与氮化硅界面生成的鸟嘴，场氧的生长分两步，第一步为Ｈｃｌ气氛中的干氧氧化，第二步为湿氧氧化。

本发明涉及到集成电路，特别是MOS电路的氧化领域。

在金属-氧化物-半导体（MOS）电路的制作过程中，“前部”工艺是用来在衬底的预定位置上形成厚场氧化区。这些厚场氧化区主要是用来绝缘的，例如：防止导线横跨这些区域时，产生寄生电导。

形成这些场氧化区的最常见工艺是利用氮化硅层。首先在氮化硅层上的预定位置形成窗口，然后在衬底上生长氧化层。由于窗口以外区域有氮化硅保护，故氧化层主要在窗口处生长。然而，氧化层生长过程中会将窗口处氮化硅层的边缘顶起，并在这些被顶起的区域内，形成较薄的场氧化，一般成为锥形。有时将这些出现在氮化硅与衬底交界处的锥形氧化区称为“鸟嘴”，这是因为它们的横截面形状象鸟的嘴。

在图1中将较详细地描绘的“鸟嘴”氧化区，该区既消耗衬底面积又没有任何益处。例如，一般来说，用鸟嘴区的氧化层来作场绝缘层则太薄，而作为有源器件的一部分又太厚了。

对于如何缩小“鸟嘴”区域，换句话说就是如何节省衬底面积，已经提出了几种解决办法。美国第4，352，236号专利所述的方法是：生长两种场氧化层，它们一厚一薄，较薄的一种“鸟嘴”较小，它可用在对绝缘性能要求不太高处。

J.Hui等人在“用于高密度MOS的选择性氧化技术”（IEEE.Electronic Devices Letters，Vol.EDL-2，No.10，October，1981 P.244）和“用SILO技术制做的MOS器件的电性能”（IEDM，1982 P.220）中提出了控制“鸟嘴”的方法。Hui叙述的方法是：在衬底上直接生长氮化层而不用氧化层作缓冲层。

美国第3，751，722号和第3，752，711号专利都讨论了利用氮化硅来实现局部氧化区。但这两个专利都没有提到鸟嘴问题。

下面对MOS工艺中形成场绝缘氧化区的一种改进工艺作一介绍。在硅衬底的表面热生长上一薄层氮化硅（Si₃N₄）。然后经过一低压化学气相淀积（LPCVD）过程，将该氮化硅层加厚。这两层氮化硅的总厚度约为275～280埃。再经过标准的掩模和刻蚀过程，在氮化层上形成窗口，将硅衬底暴露出来。衬底经离子注入之后，进行干氧氧化，此过程是在氯气氛（HCl）中进行，并且温度要高于二氧化硅的软化点。接着再进行一次湿氧氧化，使氧化层达到所需厚度。上述方法在氮化层与硅交界处生成的氧化层显著减小，保证了电绝缘同时又不致损失有源器件的面积。

图1是以先有技术在MOS电路中形成的鸟嘴的正剖面图。

图2是衬底覆盖一层热生成氮化硅的正剖面图。

图3所示是在图2衬底的基础上，再覆上一层气相淀积的氮化硅层。

图4所示是在图3衬底的基础上，覆盖一层光刻胶，并形成通过光刻胶层和氮化硅层的窗口。

图5所示是在图4衬底的基础上，经过干氧（HCl）过程，在衬底上部分生成场氧化层。

图6所示是在图5衬底的基础上，经过湿氧氧化，在衬底上完全生成场氧化层。

图7所示是本发明工艺的氮化硅与硅交界处的情况。

上述为MOS电路的一种场氧化工艺，它带来的效果是对半导体器件进行了有效的隔离，同时减小了鸟嘴。下面列出一些特定细节，如层厚等等，以便对所发明的工艺提供一全面的介绍。但对熟悉本工艺的人员来说，显然无需这些特定细节，就可将该项发明应用于实际。另外，对一般的工艺过程就不再详述，以免造成对本发明的叙述喧宾夺主。