一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法技术

本发明专利技术一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，它包括设置基板（1），在基板（1）上生成二氧化硅膜层（2），在二氧化硅膜层（2）上生成氮化硅膜层（3），在氮化硅膜层（3）上生成有第一多晶硅栅（4）、第二多晶硅栅（6）、第三多晶硅栅（8）、第四多晶硅栅（10），且在第一多晶硅栅（4）、第二多晶硅栅（6）、第三多晶硅栅（8）、第四多晶硅栅（10）上均设有氧化介质层。本发明专利技术提高了多晶硅对氮化硅的选择比，且在刻蚀的过程中，减少了氮化硅膜层的损失，最大程度保证了不同多晶硅下方氮化硅层厚度的一致性，改善了EMCCD器件的电学参数,减少了多晶硅栅的线条损失，制作出结构完整的多层多晶硅栅结构。

A Fabrication Method of Multilayer Polycrystalline Silicon Gate Structure for EMCCD Devices

The invention relates to a method for fabricating a multilayer polysilicon gate structure of an EMCCD device, which comprises a substrate (1), a silicon dioxide film layer (2) on the substrate (1), a silicon nitride film layer (3) on the silicon dioxide film layer (2), and a first polysilicon gate (4), a second polysilicon gate (6), a third polysilicon gate (8) and a fourth polysilicon gate on the silicon nitride film layer (3). A gate (10) is provided with an oxide dielectric layer on the first polycrystalline silicon gate (4), the second polycrystalline silicon gate (6), the third polycrystalline silicon gate (8), and the fourth polycrystalline silicon gate (10). The invention improves the selectivity ratio of polycrystalline silicon to silicon nitride, reduces the loss of silicon nitride film during etching process, ensures the consistency of silicon nitride layer thickness under different polycrystalline silicon to the greatest extent, improves the electrical parameters of EMCCD devices, reduces the line loss of polycrystalline silicon gate, and fabricates a multilayer polycrystalline silicon gate structure with complete structure.

【技术实现步骤摘要】
一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法
：本专利技术涉及半导体制造光电器件领域，具体地说就是一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法。
技术介绍
：在传统半导体制造工艺中，多晶硅(polysilicon)常用作MOS器件的栅极。栅极的形成往往需要用到热氧化层作为栅的介质层。EMCCD即电子倍增CCD，是探测领域内灵敏度极高的一种高端光电探测产品。目前在光子探测领域的应用发展对探测器灵敏度的要求不断提高，EMCCD(Electron-MultiplyingCCD)技术对愈发严苛的需求作出了答复。EMCCD器件使用的下层介质是氧化层和氮化硅的复合膜层，这样氮化硅膜层可以阻止多晶硅膜层下方的氧化硅随着氧化工艺的加工厚度随着变化的结果，最终使得器件无法工作。在刻蚀每一层多晶硅膜层形成多晶硅栅结构的时候，使用干法刻蚀很难控制下层氮化硅膜层的损失，影响器件工作的电学参数。现有的多晶硅制备工艺中一般采用CL2和HBr气体进行多晶硅刻蚀，多晶硅对二氧化硅选择比很大，但是多晶硅对氮化硅的刻蚀选择比偏低，大约只有50:1左右。所以在实际生产中为了多晶硅刻蚀干净，刻蚀的时间较长，一次多晶硅栅刻蚀会造成多晶硅栅下的氮化硅介质层损失40Å，在进行了多次多晶硅栅刻蚀后，就会造成不同层次多晶硅栅下层氮化硅厚度偏差较大，这会严重影响器件的电学参数。
技术实现思路
：本专利技术就是为了克服现有技术中的不足，通过工艺的优化及设计优化，提供一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法。本专利技术提供以下技术方案：一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，它包括以下步骤：a、设置基板，在基板上生成二氧化硅膜层，在二氧化硅膜层上生成氮化硅膜层，其特征在于：b、在氮化硅膜层上生成有一组第一多晶硅栅，每个第一多晶硅栅之间还设有一定距离，在第一多晶硅栅表面生成有第一氧化介质层；c、在相邻的两个第一多晶硅栅之间的氮化硅膜层上均生成有第二多晶硅栅，第二多晶硅栅与两侧的第一多晶硅栅均设有一定距离，在第二多晶硅栅表面生成有第二氧化介质层；d、在第二多晶硅栅与一侧的第一多晶硅栅之间的氮化硅膜层上生成有第三多晶硅栅，第三多晶硅栅的一侧与第一氧化介质层连接，其另一侧与第二氧化介质层连接，在第三多晶硅栅表面生成有第三氧化介质层；e、在第二多晶硅栅与另一侧的第一多晶硅栅之间的氮化硅膜层上生成有第四多晶硅栅，第四多晶硅栅的一侧与第一多晶硅栅连接，其另一侧与第二多晶硅栅连接，在第四多晶硅栅表面生成有第四氧化介质层；f、在任意一个第一氧化介质层、一个第二氧化介质层、一个第三氧化介质层以及一个第四氧化介质层上均孔刻蚀形成孔，在每个孔内通过溅铝工艺形形成铝线，所述铝线的下端与对应多晶硅栅形成连接配合。在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：所述第三氧化介质层和第四氧化介质层之间设有一定间隔。在a、步骤中：运用热氧化工艺在基板上生成二氧化硅膜层；运用LPCVD工艺在二氧化硅膜层上生成氮化硅膜层。在b、步骤中的第一多晶硅栅（4）通过以下步骤制成：采用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入机向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括三个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；3、最后采用HBr、O2以及He，OE（过刻蚀），从而形成多晶硅栅结构。所述的第一氧化介质层、第二氧化介质层、第三氧化介质层以及第四氧化介质层均是在940℃-900℃温度环境中，使用H2+O2的形成多晶硅氧化层。在c、步骤中第二多晶硅栅（6）通过以下步骤制成：采用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入机向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括二个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；而后再次曝光，曝光后再次进行刻蚀，该次刻蚀包括以下三个步骤：采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；3、最后采用HBr、O2以及He进行OE（过刻蚀），从而形成多晶硅栅结构。在d、步骤中第三多晶硅栅（8）通过以下步骤制成：用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括二个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；而后再次曝光，曝光后再次进行刻蚀，该次刻蚀包括以下三个步骤：采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；3、最后采用HBr、O2以及He进行OE（过刻蚀），从而形成多晶硅栅结构。在e、步骤中第四多晶硅栅（10）通过以下步骤制成：采用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入机向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括三个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用CL2和HBr气体进ME（主刻蚀）；3、最后采用HBr、O2以及He进行OE（过刻蚀），从而形成多晶硅栅结构。专利技术优点：本专利技术在使用传统的多晶硅刻蚀的基础上，针对多层每层结构的特点，通过BT（轰击）、ME（主刻蚀）、OE（过刻蚀）组合式的刻蚀方式，采用不同的刻蚀组合方案，使用CF4、CL2、HBr、O2、He的组合气体，大大提高了多晶硅对氮化硅的选择比，在多晶硅栅刻蚀的过程中，极大减少了氮化硅膜层的损失，最终形成了完整的多层多晶硅栅结构，最大程度保证了不同多晶硅下方氮化硅层的一致性，改善了MOS器件的电学参数。附图说明：图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式：如图1所示，一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，它包括以下步骤：a、设置基板1，运用热氧化工艺在基板1上生成二氧化硅膜层2；而后运用LPCVD工艺在二氧化硅膜层2上生成氮化硅膜层3。b、在氮化硅膜层3上生成有一组第一多晶硅栅4，所述第一多晶硅栅4通过以下步骤制成：采用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入机在90kev-70kev范围的能量下，采用3E16/cm2的剂量，向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括三个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用70sccm-50sccm的CL2和110sccm-90sccm的HBr气体，在温度45℃-65℃环境中进行80s-60s的ME（主刻蚀）；3、最后采用35sccm-45sccm的HBr、10sccm-6sccm的O2以及35sccm-25sccm的He，在温度75℃-55℃环境中进行50s-30s的OE（过刻蚀），从而形成多晶硅栅结构。每个第一多晶硅栅4之间还设有一定距离，在第一多晶硅栅4表面上生成有第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，它包括以下步骤：a、设置基板（1），在基板（1）上生成二氧化硅膜层（2），在二氧化硅膜层（2）上生成氮化硅膜层（3），其特征在于：b、在氮化硅膜层（3）上生成有一组第一多晶硅栅（4），每个第一多晶硅栅（4）之间还设有一定距离，在第一多晶硅栅（4）表面生成有第一氧化介质层（5）；c、在相邻的两个第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上均生成有第二多晶硅栅（6），第二多晶硅栅（6）与两侧的第一多晶硅栅（4）均设有一定距离，在第二多晶硅栅（6）表面生成有第二氧化介质层（7）；d、在第二多晶硅栅（6）与一侧的第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上生成有第三多晶硅栅（8），第三多晶硅栅（8）的一侧与第一氧化介质层（5）连接，其另一侧与第二氧化介质层（7）连接，在第三多晶硅栅（8）表面生成有第三氧化介质层（9）； e、在第二多晶硅栅（6）与另一侧的第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上生成有第四多晶硅栅（10），第四多晶硅栅（10）的一侧与第一多晶硅栅（4）连接，其另一侧与第二多晶硅栅（6）连接，在第四多晶硅栅（10）表面生成有第四氧化介质层（11）；f、在任意一个第一氧化介质层（5）、一个第二氧化介质层（7）、一个第三氧化介质层（9）以及一个第四氧化介质层（11）上均孔刻蚀形成孔（12），在每个孔（12）内通过溅铝工艺形形成铝线（13），所述铝线（13）的下端与对应多晶硅栅形成连接配合。...

【技术特征摘要】
1.一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，它包括以下步骤：a、设置基板（1），在基板（1）上生成二氧化硅膜层（2），在二氧化硅膜层（2）上生成氮化硅膜层（3），其特征在于：b、在氮化硅膜层（3）上生成有一组第一多晶硅栅（4），每个第一多晶硅栅（4）之间还设有一定距离，在第一多晶硅栅（4）表面生成有第一氧化介质层（5）；c、在相邻的两个第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上均生成有第二多晶硅栅（6），第二多晶硅栅（6）与两侧的第一多晶硅栅（4）均设有一定距离，在第二多晶硅栅（6）表面生成有第二氧化介质层（7）；d、在第二多晶硅栅（6）与一侧的第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上生成有第三多晶硅栅（8），第三多晶硅栅（8）的一侧与第一氧化介质层（5）连接，其另一侧与第二氧化介质层（7）连接，在第三多晶硅栅（8）表面生成有第三氧化介质层（9）；e、在第二多晶硅栅（6）与另一侧的第一多晶硅栅（4）之间的氮化硅膜层（3）上生成有第四多晶硅栅（10），第四多晶硅栅（10）的一侧与第一多晶硅栅（4）连接，其另一侧与第二多晶硅栅（6）连接，在第四多晶硅栅（10）表面生成有第四氧化介质层（11）；f、在任意一个第一氧化介质层（5）、一个第二氧化介质层（7）、一个第三氧化介质层（9）以及一个第四氧化介质层（11）上均孔刻蚀形成孔（12），在每个孔（12）内通过溅铝工艺形形成铝线（13），所述铝线（13）的下端与对应多晶硅栅形成连接配合。2.根据权利要求1中所述的一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，其特征在于：所述第三氧化介质层（9）和第四氧化介质层（11）之间设有一定间隔。3.根据权利要求1中所述的一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，其特征在于：在a、步骤中：运用热氧化工艺在基板（1）上生成二氧化硅膜层（2）；运用LPCVD工艺在二氧化硅膜层（2）上生成氮化硅膜层（3）。4.根据权利要求1中所述的一种EMCCD器件多层多晶硅栅结构制作方法，其特征在于：在b、步骤中的第一多晶硅栅（4）通过以下步骤制成：采用LPCVD淀积多晶硅膜层，而后使用离子注入机向多晶硅膜层上注入杂质磷、而后在多晶硅膜层上进行亲和、匀胶、曝光，从而形成需要的光刻结构，而后进行刻蚀，所述的刻蚀包括三个步骤1、采用BT（轰击）采用CF4气体轰击多晶硅表面的自然氧化层；2、再使用CL2和HBr气体进行ME（主刻蚀）；3、最后采用HBr、O2以及He，OE...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海峰，陈计学，高博，朱小燕，
申请(专利权)人：北方电子研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34