低温牺牲氧化物的生成制造技术

用于生产半导体器件的沉积牺牲氧化物的方法，其中包括在半导体晶片（３００）上制备Ｐ型硅掺杂区（３０６）以便在Ｐ型硅掺杂区（３０６）上沉积牺牲氧化物（３０２）。该方法还包括将晶片安放在电化学槽（１００）中的步骤，这样使得包含电解质的溶液（３１２）与Ｐ型硅掺杂区发生反应以便当晶片（３００）与溶液（３１２）之间有电位势差时，在Ｐ型硅掺杂区生成牺牲氧化物（３０２）。另外，该方法还包括采用牺牲氧化物层对晶片进行处理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及半导体制备，更具体地涉及在半导体制备过程中形成氧化物。2.相关技术描述半导体存储器件，例如动态随机存储器(DRAM)包含由晶体管访问以存储数据的电容。DRAM技术采用的多种电容类型之一是深沟槽(DT)电容器。深沟槽电容器通常埋入半导体的衬底中。半导体器件如DRAM器件的加工工艺要求生成并且随后清除牺牲薄膜如SiO2，该氧化物被称为牺牲氧化物(SacOx)。这些SacOx可以有不同的用途，如1.表面保护，例如在注入，或者刻蚀过程中(例如现有技术的门氧化物的形成)；2.应力释放薄膜(例如衬垫氧化物)；3.刻蚀停止层(例如衬垫氧化物)；4.表面平滑(例如深沟槽中的SacOx)；5.掩膜层(例如随后氧化处理的金属硬掩膜)；6.结构形成(在深沟槽中生成多柱，形成DT瓶状结构)；和7.在离子注入时形成阻碍沟槽。常规热SacOx形成有至少以下缺点1.要求温度高达1050℃。如此高的温度会显著增加热处理堆积，这将会在器件界面产生应力导致生成位错。这些位错会，例如，引起可变停留时间(VRT)问题。2.如果包含多晶表面，如沟槽侧壁，高温SacOx的氧化物厚度显示严重依赖于硅晶体取向，由此导致结构的不一致。3.需要对热SacOx厚度进行测量和控制。常规情况下，SacOx厚度的测量是在监测晶片的表面上进行的，即该测量是一种间接测量，它与实际结构相关。如果表面的晶体取向不同或者是多晶体(例如沟槽侧壁)会导致测量厚度与实际厚度之间出现明显偏差(不良控制)。4.热氧化物显示出高密度因而相对可抵抗湿式刻蚀。清除热氧化物经常会导致对暴露器件表面的不需要的破坏(退化)。5.要在整个晶片的范围获得均匀的SacOx厚度，所要求的温度均匀性非常高，这需要高质量非常昂贵的炉子。因此，需要提出一种没有常规方法缺点的用于生成牺牲氧化物的方法。还需要提供对牺牲氧化物进行处理而不会对热处理堆积产生显著影响。专利技术概述一种用于生产半导体器件的牺牲氧化物沉积方法，包括以下步骤准备电化学槽，使得包含有电解质的溶液与P型硅掺杂区反应，以便当晶片与溶液之间有电位势差时在P型硅掺杂区形成牺牲氧化物，采用牺牲氧化物层对晶片进行处理。根据本专利技术的另一种以电化学方式形成牺牲氧化物的方法，包括以下步骤暴露硅衬底的P型掺杂部分，将硅衬底放入电化学槽中，该电化学槽中储有包含已溶解电解质的溶液，在硅衬底上施加第一电位势并且在溶液中第二电位势，从而在衬底与溶液之间产生电位势差，导致牺牲氧化物层以电化学方式沉积在衬底的被暴露的P型掺杂区，使用牺牲氧化物层对晶片进行处理和清除牺牲氧化物。在其它方法中还可以包括以下步骤在晶片和溶液间施加电压以生成电位势差，通过所施加电压来控制牺牲氧化物的厚度。溶液优选地包含水和电解质优选地包含离子成分。将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括以下步骤将晶片放置在电化学槽中以便暴露晶片表面，该晶片表面暴露区域上包括已暴露的P型硅掺杂区；以及在溶液中提供反电极，该电极暴露的面积与晶片暴露面积基本相同。将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括密封晶片的非暴露区以防止与溶液接触的步骤。将晶片放置在电化学槽中的步骤可以包括以下步骤将晶片放置在电化学槽中以便使包含已经暴露的P型硅掺杂区域的晶片的前表面暴露于阳极或电化学氧化的条件下，晶片背面暴露于第二溶液中，第二溶液向晶片传送电势从而产生电位势差。包含电解质的溶液最好与P型硅掺杂区域发生以下反应 该反应最好在接近室温的条件下发生。处理步骤可以包括在半导体晶片上刻蚀出沟槽的步骤，其中表面的平滑度为第一平滑度，在沟槽中生成牺牲氧化物，和对牺牲氧化物层进行刻蚀以形成平滑度高于第一平滑度的表面。处理步骤也可包括以下步骤在晶片衬底表面生成牺牲氧化层，并且利用牺牲氧化物层将表面与掺杂质屏蔽开。处理步骤可以包括以下步骤在半导体晶片的衬底上刻蚀沟槽，在沟槽中生成氧化物区，对氧化物区进行刻蚀以扩充沟槽。还可以包括通过调节电位势差来调节牺牲氧化物厚度的步骤。处理步骤可以包括在半导体衬底上刻蚀沟槽的步骤，其中该表面具有第一平滑度并且在沟槽中生成牺牲氧化物层。清除步骤可以包括对牺牲氧化物层进行刻蚀以生成具有比第一平滑度更加平滑的表面。本专利技术的这些以及其它目标、特点、和优点将通过对以下详细描述的实施方案和相关附图的阅读得以清楚地理解。附图简述本公开内容将对下面优选实施方案参照以下附图进行详细说明其中附图说明图1根据本专利技术的采用电化学方式形成氧化物的装置示意图；图2根据本专利技术的采用电化学方式形成氧化物的另一种装置示意图；图3采用牺牲氧化物作屏蔽的半导体衬底的横截面图，该牺牲氧化物是根据本专利技术形成的；图4存储器单元的横截面图，示出了根据本专利技术，在沟槽中形成氧化物并且对氧化物进行刻蚀来对沟槽表面进行平滑处理后的刻蚀衬底上生成的深沟槽；图5是利用根据本专利技术形成的牺牲氧化物来形成瓶状沟槽的流程图；和图6存储器单元的横截面图，示出了按照图5所示的流程图形成的深沟槽。优选实施方案详述本专利技术涉及半导体制备，更具体而言涉及生成低温牺牲氧化物。本专利技术提供牺牲氧化物，它根据电化学反应原理采用在导通电解质中的硅阳极氧化来形成。尽管对牺牲氧化物生成的描述是通过举例方式来进行的，但是本专利技术涉及的范围比举例所代表的范围宽得多并可应用于任何半导体器件的电化学沉积。本专利技术利用电化学过程生成牺牲氧化物(SacOx)层。本专利技术优选地采用导通电解质中的阳极氧化来生成SacOx。示例性电化学反应可以包括 在优选实施方案中，采用了P型掺杂硅，因为氧化物不容易在n型掺杂硅(暗硅)上生长。在一个实施方案中，方程式1的反应速度由生成SacOx的氧化物内部的电场(高场机制)控制。采用这种方式，通过控制施加的阳极电压可以获得厚度均匀的SacOx。在优选实施方案中的生长因子是1.5nm/伏特，即20V生成30nm厚的氧化膜。上述反应优选地在室温条件下发生，但是也可采用其它温度以控制反应速度。根据本专利技术的有利之处在于，阳极氧化物显示出的密度比热氧化物的密度低，使得阳极氧化物具有较高的刻蚀速度，因而对相邻层有较好的选择性(刻蚀速度是热氧化物选择性的6倍)。在较高选择性并无益处的情况下，在阳极氧化后，可以进行400℃到800℃温度范围内的退火，其中阳极氧化产生的氧化物密度与热氧化物的密度相似。即使进行了退火处理，其热堆积仍然显著低于进行常规热氧化所需的热堆积(热氧化要求1000℃以上)。现在参照附图进行详细描述，在附图中相同的标号表示相似或相同部件，并且从图1开始示出了装置100，它根据本专利技术控制衬底/晶片102(以下称晶片102)上电化学氧化物的形成。装置100是一个电化学槽，它包括一个充入含有电解液的液体106的池104。液体106优选地包含水和含有离子成分的电解液，所述的离子成分包括如盐、酸性化合物、碱性化合物等以及它们的混合物。在一个实施方案中，电解液包含当量浓度在大约0.001N与大约1N之间的H2SO4。也可考虑其它成分和浓度以便在电解池104中的电极之间进行离子传输。晶片102固定在绝缘晶片支架110上。夹子112用来提供给晶片102一个既固定又密封的边界，使得只有晶片102的上表面114暴露于电解池104中的106液体。与晶片102的电连接是通过连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积牺牲氧化物以制备半导体器件的方法，包括步骤：在半导体晶片上制备Ｐ型硅掺杂区以便在Ｐ型硅掺杂区上沉积牺牲氧化物半导体；将晶片放在电化学槽中，使得含有电解质的溶液与Ｐ型硅掺杂区发生反应，当晶片与溶液之间有电位势差时，在Ｐ型硅掺杂 区上生成牺牲氧化物；和用牺牲氧化物层来处理晶片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-3 09/324,9261.一种沉积牺牲氧化物以制备半导体器件的方法，包括步骤在半导体晶片上制备P型硅掺杂区以便在P型硅掺杂区上沉积牺牲氧化物半导体；将晶片放在电化学槽中，使得含有电解质的溶液与P型硅掺杂区发生反应，当晶片与溶液之间有电位势差时，在P型硅掺杂区上生成牺牲氧化物；和用牺牲氧化物层来处理晶片。2.权利要求1所述的方法，还包括步骤在晶片和溶液之间施加电压以产生电位势差，利用所施加的电压来控制牺牲氧化物的厚度。3.权利要求1所述的方法，其中的溶液包括水。4.权利要求1所述的方法，其中的电解质包含离子化合物。5.权利要求1所述的方法，其中将晶片放在电化学槽中的步骤包括步骤将晶片放在电化学槽中使得晶片有一个暴露的表面区，该表面区上包含P型硅掺杂区；和在溶液中提供记数器电极，该记数器电极的表面暴露面积与晶片的表面暴露面积基本相同。6.权利要求5所述的方法，其中将晶片放在电化学槽中的步骤包括密封晶片的非暴露区以防止与溶液接触。7.权利要求1所述的方法，其中将晶片放在电化学槽中的步骤包括使晶片包含P掺杂硅区的前表面暴露于氧化室并且晶片的后表面暴露于第二溶液，该溶液传送电位势给晶片以引发位势差。8.权利要求1所述方法，其中包含电解质的溶液与P掺杂硅的区域发生根据以下方程式的反应9.权利要求8所述方法，其中的反应发生在室温附近。10.权利要求1所述的方法，其中的处理步骤包括步骤在半导体晶片衬底上刻蚀沟槽其中表面具有第一光平滑度；在沟槽中生成牺牲半导体层；对牺牲氧化物层刻蚀所生成表面的平滑度高于第一平滑度。11.权利要求1所述的方法，其中的处理步骤包括步骤在半导体晶片衬底表面生成牺牲氧化物半导体层；和用牺牲氧化物层将掺杂质与表面部分屏蔽开。12.权利要求1所述方法，其中的处理步骤包括步骤在半导体晶片衬底上刻蚀沟槽；在沟槽中生成氧化物区；刻蚀氧化物区以扩展沟槽。13.一种通过电化学方式生成牺牲氧化物半导体的方法，包括步骤暴露硅衬底的P型掺杂部分；将硅衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：A米凯利斯，S库德尔卡，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]