[发明专利]多晶硅离子注入工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺，特别是涉及一种多晶硅离子注入工艺。

背景技术

离子注入是一种向半导体材料中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。常见的半导体材料如硅等，常见的杂质分为两类，p型杂质如硼等，n型杂质如磷、砷、锑等。

多晶硅离子注入工艺是在多晶硅材料中注入p型或n型杂质，是各种半导体器件制造中的一个常见工艺。传统的多晶硅离子注入工艺包括如下步骤：

第1步，请参阅图1a，在多晶硅层10上采用光刻工艺形成离子注入窗口12。具体来说是在多晶硅层10上先涂布光刻胶11，再通过对准、曝光、显影等步骤在特定区域中去除光刻胶11，该特定区域称为离子注入窗口12，除离子注入窗口12以外的其他区域仍保留光刻胶11。

第2步，请参阅图1b，采用离子注入工艺进行p型或n型杂质注入，光刻胶11作为离子注入工艺的掩蔽层(或称阻挡层)，从而在离子注入窗口12中的多晶硅10中形成离子注入层13。

第3步，请参阅图1c，采用干法刻蚀(dry etch)加上湿法腐蚀(wetetch)的工艺去除光刻胶11。具体来说先采用等离子体刻蚀工艺去除光刻胶11，再采用化学药液去除刻蚀残留物。

上述方法第3步中，干法刻蚀工艺去除光刻胶11会造成等离子体损伤(plasma induced damage)，即多晶硅层10、离子注入层13的厚度变薄。湿法腐蚀工艺去除刻蚀残留物不仅会造成等离子体损伤，还会造成多晶硅层10上表面形态损伤(变得粗糙)、离子注入层13上表面杂质含量变化。这些都是多晶硅离子注入工艺所不希望产生的。

例如，在SiGe(硅锗)异质结MOS器件、或BCD(Bipolar CMOS DMOS)工艺制造的MOS器件、或EEPROM器件中，其器件的部分结构如图2所示。在衬底层20之上分别是隧穿氧化层21、多晶硅层22和ONO(氧化物-氮化物-氧化物)层27。在隧穿氧化层21的中间有一缺口，该缺口处较薄，电子容易在该缺口处发生隧穿，从而进入ONO层27的氮化物子层中存储。多晶硅层22经过了离子注入工艺，其中具有离子注入层26(图2中离子注入层26的位置、形状、深度等均为示意)。经过离子注入的多晶硅层22的厚度和上表面形态对于ONO层27具有重要影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多晶硅离子注入工艺，该工艺可以有效保护多晶硅层及离子注入层在去除光刻胶时不受损伤。

为解决上述技术问题，本发明多晶硅离子注入工艺，所述多晶硅层之下为隧穿氧化层，所述多晶硅层之上为氧化物-氮化物-氧化物层；所述多晶硅离子注入工艺包括如下步骤：

第1步，在多晶硅层上淀积一层保护层；

第2步，在保护层上采用光刻工艺形成离子注入窗口；

第3步，采用离子注入工艺进行p型或n型杂质注入，在离子注入窗口中的多晶硅上形成离子注入层；

第4步，采用干法刻蚀工艺去除光刻胶；

第5步，采用湿法腐蚀工艺去除保护层。

本发明多晶硅离子注入工艺通过引入保护层，使得干法刻蚀去除光刻胶时不会对保护层下方的多晶硅层带来等离子体损伤，这有利于保护多晶硅层的厚度；在湿法腐蚀去除保护层时，可以通过选择合适的化学药液减少对保护层下方的多晶硅层的表面形态损伤，这有利于保护多晶硅层的上表面形态。因此，本发明所述方法适合应用于多晶硅层之下具有隧穿氧化层、多晶硅层之上具有ONO层的器件制造工艺之中。

附图说明

图1a至图1c是现有的多晶硅离子注入工艺的各步骤示意图；

图2是SiGe异质结MOS器件、BCD工艺制造的MOS器件、或EEPROM器件中部分结构示意图；

图3a至图3e是本发明多晶硅离子注入工艺的各步骤示意图。

图中附图标记说明：10为多晶硅；11为光刻胶；12为离子注入窗口；13为离子注入层；20为衬底；21为隧穿氧化层；22为多晶硅层；23为保护层；24为光刻胶；25为离子注入窗口；26为离子注入层；27为ONO层。

具体实施方式

本发明多晶硅离子注入工艺，应用于多晶硅层之下具有隧穿氧化层、多晶硅层之上具有ONO层的器件制造工艺之中。请参阅图3a，在进行本发明所述方法之前，硅片上至少已具有衬底层20、隧穿氧化层21和多晶硅层22，并且隧穿氧化层21为具有缺口的形态。

本发明多晶硅离子注入工艺包括如下步骤：