[发明专利]一种双阱制造工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种双阱制造工艺方法。

背景技术

现有工艺一般是以2次光刻及相应的离子注入来形成双阱工艺的，其主要问题是会引入2次光刻套准以及实际尺寸(CD)变动所带来的误差，并且成本较高。如图1所示，现有双阱工艺的简要过程如下：

(1)在硅衬底上以热氧化的方式生长一层薄的Pad oxide(衬垫氧化层)，如图1A所示。

(2)光刻、显影以定义出需要形成N阱(或P阱)的区域，并进行相应的磷P(或者硼B/BF2)离子注入，如图1B所示(以N阱为例)。

(3)光刻、显影以定义出需要形成P阱的区域，并进行相应的硼B/BF2离子注入，如图1C所示。

(4)去除光刻胶以及衬垫氧化层形成N/P双阱，如图1D所示。

以上传统工艺在步骤(2)、(3)由于需要两张掩模版并经过两次光刻才能完成N/P双阱，因此不可避免的带来了光刻套准(Overlay)以及实际尺寸(CD)变动所带来误差，该误差一般能够达到0.2-0.5um(微米)左右，对工艺的稳定性造成一定的影响，甚至有可能导致器件之间隔离出现较大的漏电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双阱制造工艺方法，其能够克服双阱两次光刻套准(Overlay)以及实际尺寸(CD)波动所带来的误差。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双阱制造工艺方法，包括如下步骤：

(1)在硅衬底上热氧生长一层衬垫氧化层，然后采用低压化学气相淀积工艺在衬垫氧化层上沉积一层无定形硅；

(2)以离子注入的方式将大剂量的P型离子或N型离子注入到无定形硅的底部附近；

(3)光刻需要进行N型阱或P型阱注入的区域，并以反应离子刻蚀的方式将该区域的无定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行与步骤(2)的注入离子相反型的离子注入形成N型阱或P型阱，然后去除光刻胶；

(4)以高温推阱的方式将无定形硅中的注入离子推入下面的硅衬底中，形成与步骤(3)形成的阱相对的P型阱或N型阱；

(5)最后将无定形硅以及衬垫氧化层去除。

所述P型离子为硼或者二氟化硼。

所述N型离子为磷。

步骤(4)中，所述高温推阱采用的工艺温度为1100-1200℃，时间为1小时以上。

步骤(2)采用P型离子注入，则步骤(3)采用N型离子注入形成N型阱，步骤(4)形成P型阱。

步骤(2)采用N型离子注入，则步骤(3)采用P型离子注入形成P型阱，步骤(4)形成N型阱。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能够克服双阱两次光刻套准(Overlay)以及实际尺寸(CD)波动所带来的误差，且只需要一次光刻，从而实现自对准，工艺简单且成本低。

附图说明

图1是现有的双阱制造工艺方法的流程图；

图2是本发明双阱制造工艺方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，本发明一种双阱制造工艺方法，包括如下步骤：

(1)在硅衬底上热氧生长一层薄的Pad oxide(衬垫氧化层)，然后采用LPCVD(低压化学气相淀积工艺)在衬垫氧化层上沉积一层无定形硅(厚度约为0.1-0.5微米)，如图2A所示。

(2)以离子注入的方式将大剂量的硼(B)或者二氟化硼(BF2)注入到无定形硅的底部附近，注入能量为40kev-100kev，注入剂量为5e13-5e14，如图2B所示。

(3)光刻需要进行N阱注入的区域，并以本领域常用的反应离子刻蚀(RIE)的方式将该区域的无定形硅刻蚀掉，停在衬垫氧化层上，并进行N型离子注入(如磷P注入)形成N型阱(N阱)，如图2C所示。

(4)去除光刻胶，以高温推阱(如1100℃，150min)的方式将无定形硅中的B或者BF2推入下面的硅衬底中，形成P型阱(P阱)，如图2D所示。

(5)最后将无定形硅以及Pad oxide(衬垫氧化层)以湿法刻蚀(如氢氟酸和硝酸混合溶液)去除，至此，本发明的双阱工艺就完成了，如图2E所示。

上述工艺步骤中N/P的顺序完全可以交换，例如，步骤(3)可以为光刻需要进行P阱注入的区域，进行P型离子(如B或者BF2)注入形成P型阱；相应地，步骤(2)采用N型离子注入(如磷P注入)到无定形硅的底部附近；步骤(4)为形成N型阱。

上述工艺方法由于只需要在步骤(3)进行一次光刻，且后续是自对准工艺，因此该双阱工艺既能克服光刻套准的误差，还能消除实际尺寸波动所带来的误差。