[发明专利]多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法。

背景技术

传统MOS器件栅极间隙壁的制造方法是：首先，在已形成有多晶硅栅极的衬底表面形成一层绝缘层，所述绝缘层通常为氧化硅或氮化硅，因该两种物质与硅元素结合，性质非常稳定且不易于和其他气体或物质反应，绝缘性能高，保形性好。此后，通过例如反应离子蚀刻等干法蚀刻的方法，利用多晶硅栅极和衬底的高度差，去除衬底表面大部分的绝缘层仅保留多晶硅栅极侧壁的绝缘层，以形成栅极间隙壁。所述栅极间隙壁在后续作为源漏自对准注入的掩模。

上述MOS器件栅极间隙壁的制造方法在单一的MOS器件工艺中不会出现问题，因为所有的MOS器件的沟道区域都被多晶硅栅极保护起来，形成栅极间隙壁的反应离子蚀刻无法接触沟道区域的硅表面，所以沟道区域的硅表面不会受到损伤。

然而，在一些多种器件集成工艺中，有些种类器件的有源区是直接裸露在外的。例如Bi-CMOS工艺中，横向NPN管基区的硅表面是裸露在外没有任何结构保护的。所述形成MOS器件栅极间隙壁的反应离子蚀刻将直接蚀刻到所述横向NPN管基区，导致所述基区晶格排列变化，出现晶格缺陷，纵向收集电流的NPN管将直接从横向导通，最终导致器件失效。

发明内容

本发明解决现有技术多种器件集成工艺中，形成MOS器件栅极间隙壁的蚀刻工艺会对其他器件的有源区造成损伤，导致其他器件失效的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法，包括：

在已形成有多晶硅栅极的衬底表面依次形成氧化硅层和氮化硅层；

干法蚀刻氮化硅层，仅保留多晶硅栅极侧壁部分，并暴露出氧化硅层；

以含氢氟酸的腐蚀液蚀刻氧化硅层，仅保留多晶硅栅极侧壁部分，并暴露出衬底。

与现有技术相比，上述多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法具有以下优点：以多晶硅栅极侧壁部分的氧化硅和氮化硅的复合绝缘层作为栅极间隙壁，在干法蚀刻氮化硅时，所述氧化硅可作为蚀刻停止层，且保护其下的衬底不会在蚀刻氮化硅的过程中受到损伤而产生晶格缺陷。而由于氢氟酸具有蚀刻氧化硅而不伤及硅的优点，在湿法蚀刻氧化硅的时候，其下的衬底表面也不会受到损伤而产生晶格缺陷。因此，形成栅极间隙壁的过程中，衬底表面都不会受到损伤，避免了有源区裸露在外的器件受到损伤，有利于多种器件集成工艺。

附图说明

图1是本发明多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法的一种实施方式流程图；

图2至图5是本发明多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法的一种实施例示意图。

具体实施方式

通过对前述现有技术栅极间隙壁制造方法的研究可以发现，以干法蚀刻图形化单一材料层构成间隙壁的方法，要达到不损伤衬底表面同时又暴露出衬底表面的目的，在蚀刻精度的控制上相当困难。也就是说，现有技术通过过蚀刻保证暴露出衬底表面的方法会带来损伤衬底表面的风险，而若不采用过蚀刻则可能引起蚀刻不完全而无法暴露出衬底表面，也会影响后续工艺。

基于此，本发明多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法采用了复合绝缘材料层构成间隙壁，并且以该复合绝缘材料层中贴近衬底的绝缘材料层作为其上材料层进行蚀刻时的停止层，以保护其下的衬底表面。而在蚀刻所述贴近衬底的绝缘材料层时，也采用了不会损伤到衬底表面的蚀刻方法。

参照图1所示，本发明多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法的一种实施方式包括：

步骤s1，在已形成有多晶硅栅极的衬底表面依次形成氧化硅层和氮化硅层；

步骤s2，干法蚀刻氮化硅层，仅保留多晶硅栅极侧壁部分，并暴露出氧化硅层；

步骤s3，以含氢氟酸的腐蚀液蚀刻氧化硅层，仅保留多晶硅栅极侧壁部分，并暴露出衬底。

上述栅极间隙壁的制造方法的实施方式中，在干法蚀刻氮化硅时，所述氧化硅可作为蚀刻停止层，且保护其下的衬底不会在蚀刻氮化硅的过程中受到损伤而产生晶格缺陷。而由于氢氟酸具有蚀刻氧化硅而不伤及硅的优点，在湿法蚀刻氧化硅的时候，其下的衬底表面也不会受到损伤而产生晶格缺陷。因此，形成栅极间隙壁的过程中，衬底表面都不会受到损伤，避免了有源区裸露在外的器件受到损伤，有利于多种器件集成工艺。

以下结合附图对本发明多种器件集成工艺中栅极间隙壁的制造方法进一步举例说明。需要说明的是，为简化附图，仅示出了MOS器件部分的制造过程。