[发明专利]整合不同厚度的栅介质层的制造方法

说明书

本发明公开了一种整合不同厚度的栅介质层的制造方法，厚度最薄的所述栅介质层之外的各种厚度对应的栅介质层分别采用如下步骤形成：步骤一、形成第一掩膜层；步骤二、对第一掩膜层进行刻蚀形成第一开口；步骤三、对第一开口底部的半导体衬底进行刻蚀形成第二凹槽；步骤四、形成第二材料层将第二凹槽和第一开口填满；步骤五、将第二材料层回刻到和半导体衬底的顶部表面高度相平并作为栅介质层的组成部分；步骤六、去除第一掩膜层；采用上述步骤一至步骤六完成各种厚度的栅介质层后，使不同厚度的所述栅介质层顶部表面的台阶高度减小或消除。本发明能使不同厚度的栅介质层的顶部表面平齐，有利于后续栅极形成。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种整合不同厚度的栅介质层的制造方法。

背景技术

高压器件往往需要更厚的栅氧，在和低压器件整合时，现有整合方法包括：半导体陈通常为硅片在完成浅沟槽隔离结构(STI)和阱区(well)等相关工艺后，表面整体生长一层氮化膜，然后通过光刻工艺将高压器件的区域打开，通过刻蚀去除氮化膜和牺牲氧化膜，停在硅片表面并去胶清洗；之后，通过扩散的方法在高压区域形成氧化膜；最后通过湿法刻蚀的去除氮化膜。该方法形成的高压器件的栅氧和低压器件的栅氧会有一个大约的台阶，不利于高压器件的栅极形成，在后续层间膜(ILD)的化学机械研磨(CMP)工艺时，高压器件会被过度研磨导致无法形成有效的栅极。现结合附图说明如下：

如图1A至图1E所示，是现有整合不同厚度的栅介质层的制造方法各步骤中器件的结构示意图；以栅介质层为采用氧化硅的栅氧以及具有两种厚度的栅氧为例，厚栅氧为高压器件的栅氧，薄栅氧为低压器件的栅氧。现有方法包括如下步骤：

步骤一、如图1A所示，在所述半导体衬底101的顶部表面形成第一掩膜层104。

通常，所述半导体衬底101包括硅衬底。

在形成各所述栅介质层之前，在所述半导体衬底101上形成有浅沟槽隔离结构102和各种工作电压的所述半导体器件对应的阱区。

图1A中，大括号201对应的区域为高压器件的形成区域；其他区域都为大括号 202对应的区域，这些区域202都是低压器件的形成区域。

所述第一掩膜层104由第三氮化硅层组成。

在所述第一掩膜层104底部还形成有第四氧化硅层103。所述第四氧化硅层103 作为衬垫氧化层，所述第四氧化硅层103通常在后续工艺中会被去除，故也称牺牲样氧化层。

步骤二、通常如图1B所示，通过光刻工艺将区域201打开，即通过光刻胶5的涂布、曝光和显影得到打开区域201。

之后，如图1C所示，以所述光刻胶5的图形为掩膜对所述第一掩膜层104进行刻蚀如干法刻蚀将打开区域201中所述第一掩膜层104去除，所述第四氧化硅层103 也被去除。

步骤三、如图1D所示，采用扩散热氧化工艺形成第五氧化硅层106。由所述第五氧化硅层6作为厚栅氧的组成部分。故所述第五氧化硅层106的厚度需要根据厚栅氧所需要的厚度进行设置，这时，会使得所述第五氧化硅层106的顶部表面比所述半导体衬底101的顶部表面高出一段距离。

步骤四、如图1E所示，去除所述第一掩膜层104。

通常采用刻蚀液为磷酸的湿法刻蚀工艺去除所述第一掩膜层104。

之后去除所述第四氧化硅层103，再通过扩散热氧化工艺形成薄栅氧107，这时薄栅氧107的扩散热氧化工艺也会使得所述第五氧化硅层106进一生长，从而使得厚栅氧会增加一定的厚度。也能为：直接采用所述第四氧化硅层103作为所述薄栅氧 107，这时需要预先将所述第四氧化硅层103的厚度设置为所需要的所述薄栅氧107 的厚度。