一种半导体结构的制备方法及其制备系统技术方案

本发明专利技术公开一种半导体结构的制备方法及其制备系统，该制备方法包括提供一具有第一区域和第二区域的半导体衬底；于该半导体衬底上形成栅极绝缘材料层，该栅极绝缘材料层包括分别覆盖第一区域和第二区域表面的第一栅极绝缘材料层和第二栅极绝缘材料层；于该栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层，该图案化的光阻层覆盖第二栅极绝缘材料层并露出第一栅极绝缘材料层；湿法蚀刻去除至少部分厚度的第一栅极绝缘材料层，剩余厚度的第一栅极绝缘材料层作为第一栅极绝缘层；在进行湿法蚀刻时，蚀刻液渗透图案化的光阻层后对第二栅极绝缘材料层进行蚀刻减薄，以在第二区域的表面形成第二栅极绝缘层。该制备方法可简化现有的双栅极制程工艺，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构的制备方法及其制备系统
本专利技术属于半导体制备
，特别是涉及一种半导体结构的制备方法及其制备系统。
技术介绍
在半导体栅极制程中，以双栅极（DualGate）制程来说，常见的做法为沉积栅极氧化层之后，将不需要蚀刻的栅极氧化层区域用光阻覆盖，再用氢氟酸稀释液（DHF）对未覆盖光阻的栅极氧化层区域进行蚀刻，最后将光阻移除。随着半导体工艺越来越小型化，栅极氧化层的厚度越来越薄，在沉积栅极氧化层时，容易出现栅极氧化层的厚度太厚的情形，这时候就需要将已沉积的厚度太厚的栅极氧化层蚀刻去除，再重新执行栅极氧化层的沉积过程，以形成合适厚度的栅极氧化层厚度，这种做法不仅制程繁琐，而且在移除厚度太厚的栅极氧化层的过程中，可能会引起硅衬底损失（Siloss）、浅沟槽隔离结构STI（其材料为氧化硅）的额外蚀刻（Recess）、以及人员操作风险等问题。另外，在现有的双栅极制程中，由于低压区域和中压区域所需要的栅极氧化层的厚度不同，其制备过程一般依次包括一次表面清洗、栅极氧化层沉积、光刻工艺、蚀刻去除低压区域的栅极氧化层、光阻移除、二次表面清洗以及低压区域栅极氧化层的沉积，不仅制程复杂，而且成本较高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体结构的制备方法及其制备系统，用于解决现有技术中双栅极制程复杂、成本较高的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；于所述半导体衬底上形成栅极绝缘材料层，所述栅极绝缘材料层包括分别覆盖所述第一区域和所述第二区域表面的第一栅极绝缘材料层和第二栅极绝缘材料层；于所述栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层，所述图案化的光阻层覆盖所述第二栅极绝缘材料层并露出所述第一栅极绝缘材料层；湿法蚀刻去除至少部分厚度的所述第一栅极绝缘材料层，剩余厚度的所述第一栅极绝缘材料层作为第一栅极绝缘层；其中，在进行湿法蚀刻时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后对所述第二栅极绝缘材料层进行蚀刻减薄，以在所述第二区域的表面形成第二栅极绝缘层，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率大于所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率。在一可选实施例中，所述第一区域包括低压区域，所述第二区域包括中压区域。在一可选实施例中，所述栅极绝缘材料层的材料包括氧化层；所述蚀刻液包括氢氟酸稀释液或氢氟酸缓冲液。在一可选实施例中，所述蚀刻液为氢氟酸稀释液，其中，在所述氢氟酸稀释液中氢氟酸与去离子水的摩尔比介于1:150~1:250之间。在一可选实施例中，于所述半导体衬底上形成所述栅极绝缘材料层的步骤中，所述栅极绝缘层的厚度介于40埃-150埃之间。在一可选实施例中，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率大于所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率。在一可选实施例中，形成所述第一栅极绝缘层的方法包括，完全去除所述第一栅极绝缘材料层以露出所述第一区域的所述半导体衬底，并于露出的所述半导体衬底上沉积绝缘材料以形成所述第一栅极绝缘层。在一可选实施例中，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率介于0.15埃/秒~0.25埃/秒。在一可选实施例中，在湿法蚀刻过程中，所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率介于0.020埃/秒~0.034埃/秒。在一可选实施例中，于所述栅极绝缘材料层上形成所述图案化的光阻层的步骤中，所述图案化的光阻层的厚度介于1.8微米~2.6微米之间。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种用于实施上述任意一项所述的制备方法的半导体结构制备系统，所述制备系统包括：沉积单元，用于在半导体衬底上形成栅极绝缘材料层，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域，所述栅极绝缘材料层包括分别覆盖所述第一区域和所述第二区域表面的第一栅极绝缘材料层和第二栅极绝缘材料层；光刻单元，用于在所述栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层，所述图案化的光阻层覆盖所述第二栅极绝缘材料层并露出所述第一栅极绝缘材料层；蚀刻单元，用于湿法蚀刻去除至少部分厚度的所述第一栅极绝缘材料层，剩余厚度的所述第一栅极绝缘材料层作为第一栅极绝缘层，其中，在进行湿法蚀刻时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后对所述第二栅极绝缘材料层进行蚀刻减薄，以在所述第二区域的表面形成第二栅极绝缘层，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率大于所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率。在本专利技术的一种实施方式中，在以较高蚀刻速率蚀刻去除被图案化的光阻层暴露的低压区域上的栅极绝缘材料层（例如二氧化硅层）时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后以较低的蚀刻速率对位于图案化的光阻层下方的中压区域上的栅极绝缘材料层进行蚀刻，以于所述中压区域形成中压栅极绝缘层，这不仅可以避免由于栅极绝缘材料层较厚时需要移除较厚的栅极绝缘材料层而引起的硅衬底损失（Siloss）、栅极绝缘结构的额外蚀刻（Recess）、以及人员操作风险等问题，而且还可以简化现有的双栅极制程工艺，降低生产成本；在本专利技术的另一种实施方式中，在以较高蚀刻速率蚀刻去除被图案化的光阻层暴露的低压区域上的栅极绝缘材料层（例如二氧化硅层）的部分厚度时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后以较低的蚀刻速率对位于图案化的光阻层下方的中压区域上的栅极绝缘材料层进行蚀刻，以同时于所述低压区域及中压区域上形成低压栅极绝缘层和中压栅极绝缘层，从而可以进一步简化现有的双栅极制程工艺，降低生产成本。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定会同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1显示为一种示例的双栅极制程中于硅衬底上形成厚度较厚的栅极氧化材料层后的结构示意图。图2显示为一种示例的双栅极制程中移除所述硅衬底上的厚度较厚栅极氧化材料层后的结构示意图。图3显示为一种示例的双栅极制程中于硅衬底上形成厚度合适的栅极氧化材料层后的结构示意图。图4显示为一种示例的双栅极制程中于所述厚度合适的栅极氧化材料层上形成光阻层后的结构示意图。图5显示为一种示例的双栅极制程中基于所述光阻层蚀刻去除位于第一区域上的栅极氧化材料层以于所述第二区域上形成中压栅极氧化层后的结构示意图。图6显示为一种示例的双栅极制程中于所述第一区域上形成低压栅极氧化层后的结构示意图。图7显示为本专利技术的半导体结构的制备方法流程示意图。图8显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中于半导体衬底上形成栅极绝缘材料层后的结构示意图。图9显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中于所述栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层后的结构示意图。图10显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中基于所述图案化的光阻层蚀刻去除位于第一区域上的栅极绝缘材料层以于所述第二区域上形成第二栅极绝缘层后的结构示意图。图11显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中利用渗透原理对被图案化的光阻层覆盖的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：/n提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；/n于所述半导体衬底上形成栅极绝缘材料层，所述栅极绝缘材料层包括分别覆盖所述第一区域和所述第二区域表面的第一栅极绝缘材料层和第二栅极绝缘材料层；/n于所述栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层，所述图案化的光阻层覆盖所述第二栅极绝缘材料层并露出所述第一栅极绝缘材料层；/n湿法蚀刻去除至少部分厚度的所述第一栅极绝缘材料层，剩余厚度的所述第一栅极绝缘材料层作为第一栅极绝缘层；/n其中，在进行湿法蚀刻时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后对所述第二栅极绝缘材料层进行蚀刻减薄，以在所述第二区域的表面形成第二栅极绝缘层，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率大于所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：
提供一半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；
于所述半导体衬底上形成栅极绝缘材料层，所述栅极绝缘材料层包括分别覆盖所述第一区域和所述第二区域表面的第一栅极绝缘材料层和第二栅极绝缘材料层；
于所述栅极绝缘材料层上形成图案化的光阻层，所述图案化的光阻层覆盖所述第二栅极绝缘材料层并露出所述第一栅极绝缘材料层；
湿法蚀刻去除至少部分厚度的所述第一栅极绝缘材料层，剩余厚度的所述第一栅极绝缘材料层作为第一栅极绝缘层；
其中，在进行湿法蚀刻时，蚀刻液渗透所述图案化的光阻层后对所述第二栅极绝缘材料层进行蚀刻减薄，以在所述第二区域的表面形成第二栅极绝缘层，在湿法蚀刻过程中，所述第一栅极绝缘材料层的蚀刻速率大于所述第二栅极绝缘材料层的蚀刻速率。


2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述第一区域包括低压区域，所述第二区域包括中压区域。


3.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述栅极绝缘材料层的材料包括氧化层；所述蚀刻液包括氢氟酸稀释液或氢氟酸缓冲液。


4.根据权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述蚀刻液为氢氟酸稀释液，其中，在所述氢氟酸稀释液中氢氟酸与去离子水的摩尔比介于1:150~1:250之间。


5.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，于所述半导体衬底上形成所述栅极绝缘材料层的步骤中，所述栅极绝缘材料层的厚度介于40埃-150埃之间。


6.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述第一栅极绝缘层的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏玮，翁文杰，杨子亿，张燚，
申请(专利权)人：南京晶驱集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32