[发明专利]使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，更具体地讲，涉及沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(Trench MOSFET)的制造工艺方法，尤其涉及一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法。

背景技术

在功率器件中，沟槽型双层栅功率MOS器件具有击穿电压高、导通电阻低、转换效率高、开关速度快的特性。通常，源极多晶硅(第一层多晶硅)电极作为屏蔽电极与源极短接或者单独引出，第二层多晶硅电极作为栅极。而在使用深接触孔方法引出源极多晶硅(第一层多晶硅)的工艺中需要在打开深接触孔的区域将源极多晶硅和中间介质层上面的栅极多晶硅全部去除。这道工艺如果使用通常的掩模版加光刻胶的方法，一方面会因为栅极多晶硅的起伏较大导致曝光工艺中的聚焦有困难；另一方面因为栅极多晶硅刻蚀时，表面的大量光刻胶会和刻蚀气体发生反应生成聚合物，导致刻蚀效果变差，形成栅极多晶硅残留或导致硅表面被刻蚀。

现有栅极多晶硅刻蚀工艺流程如下：

1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽1的形成；源极多晶硅保护氧化膜2生长；源极多晶硅3生长；源极多晶硅全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层4生长；栅极氧化膜5成长；栅极多晶硅6成长及栅极多晶硅6刻蚀至硅表面这些工艺流程；此时在硅表面有一层栅极氧化膜5而栅极多晶硅6表面裸露，见图1；

2)使用光刻掩模版和光刻胶8定义出需要去除栅极多晶硅的区域，见图2；

3)利用光刻胶8做阻挡层，直接使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅6进行刻蚀，在刻蚀过程中因表面大量光刻胶和刻蚀气体反应生产大量聚合物影响多晶硅的刻蚀效果，出现栅极多晶硅残留9或硅表面刻蚀损失10，见图3。

现有技术使用光刻版和光刻胶定义出需要开深接触孔连接源极多晶硅的区域，利用光刻胶做阻挡层，会在刻蚀过程中因表面大量光刻胶和刻蚀气体反应生产大量聚合物影响多晶硅的刻蚀效果，产生栅极多晶硅残留9或硅表面刻蚀损失10(见图3)，以致无法满足工艺的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，解决在使用深接触孔连接源极多晶硅工艺中，在需要对局部栅极多晶硅进行刻蚀时，利用现有的办法使用光刻胶做阻挡层，因光刻胶和刻蚀气体反应生成聚合物导致多晶硅残留或硅表面被刻蚀的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种使用氧化膜做阻挡层对栅极多晶硅进行刻蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)使用传统功率器件工艺完成了沟槽的形成；源极保护氧化膜生长；源极多晶硅生长；源极多晶硅全面反刻蚀至沟槽中间特定深度；两层多晶硅之间隔离介质层生长；采用热氧化方法生长栅极氧化膜；栅极多晶硅成长及栅极多晶硅刻蚀至硅表面，此时在硅表面有一层栅极氧化膜而栅极多晶硅表面裸露；

2)使用常压化学气相淀积方法淀积一层与栅极氧化膜相比膜质较疏松的氧化膜；

3)使用光刻掩模版和光刻胶在氧化膜上定义出需要去除栅极多晶硅的区域；

4)利用光刻胶做阻挡层，使用湿法刻蚀将栅极多晶硅去除区域中栅极多晶硅表面的膜质较疏松的氧化膜完全去除，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜；

5)去除光刻胶后，使用干法刻蚀方法对栅极多晶硅进行刻蚀，栅极多晶硅裸露区域被刻蚀，其他区域因为表面仍有氧化膜覆盖，所以这些区域的栅极多晶硅和硅表面都得以保留，从而达到去除部分区域栅极多晶硅的目的。

进一步地，在步骤1)中，所述源极多晶硅保护氧化膜、的厚度为1100-6000埃；所述源极多晶硅、全面反刻蚀至沟槽、中间的特定深度为1000埃-1400埃；所述隔离介质层的厚度为2000-3000埃；所述栅极氧化膜的厚度为450-650埃。

进一步地，在步骤2)中，所述氧化膜的膜厚需要保证在后续对栅极多晶硅进行干法刻蚀时，其他不需要去除栅极多晶硅的区域内栅极多晶硅表面的氧化膜和硅表面残留的栅极氧化膜足够厚，用来作为这些区域的刻蚀阻挡层。

进一步地，在步骤2)中，所述氧化膜的厚度为500-1000埃。

进一步地，在步骤4)中，所述使用湿法刻蚀的方法后，同一区域中的硅表面仍留有一层栅极氧化膜，这层残留的栅极氧化膜需要保留足够的厚度在后续去除栅极多晶硅时保护硅表面，这层残留的栅极氧化膜的厚度为原来栅极氧化膜厚度的70％。