氧化层的形成方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化层的形成方法，包括：步骤一、在硅衬底表面上形成多晶硅层，多晶硅层的厚度按照所需要的第一氧化层的厚度进行设置；步骤二、采用热氧化工艺将多晶硅层全部氧化形成所述第一氧化层，利用多晶硅层的氧化速率快于硅衬底的氧化速率的特点，降低形成第一氧化层的热过程，以控制硅衬底上的掺杂杂质的扩散。本发明专利技术能降低氧化层的形成工艺的热过程并能控制氧化层的形成工艺中硅衬底上的掺杂杂质的扩散，从而能防止形成厚的氧化层时对器件性能造成不利影响。对器件性能造成不利影响。对器件性能造成不利影响。

【技术实现步骤摘要】
氧化层的形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种氧化层的形成方法。

技术介绍

[0002]厚的氧化层，广泛的存在于功率器件中，用来实现隔离、场板以及离子注入的阻挡层。
[0003]目前厚的氧化层，通常的做法是采用硅衬底或硅外延层的硅直接跟氧气氧化而成的。氧化的温度越高，氧化的速度越快。常见的如600V的VDMOS或者是IGBT，其终端的氧化层厚度通常在1.6μm。
[0004]如果采用纯氧气，也就是常说的干氧(Dry Oxide)氧化，在1100℃的温度下，形成1.6μm的氧化层需要的时间高达118个小时。而即使采用湿氧(氧气+氢气)，也就是常说的湿氧(Wet Oxide)氧化，在1100℃的温度下，需要的时间依然高达330 分钟。高的热过程，增加了衬底的反扩即硅衬底的重掺杂杂质会扩散到轻掺杂的外延层中，由于形成于硅衬底表面的外延层通常作为耐压的漂移区，硅衬底的重掺杂杂质扩散到外延层后会使外延层的性能改变，耐压能力下降，这样要达到相同的耐压能力，需要增加外延层的厚度，外延层的厚度增加又会带来成本的增加的缺点，这是因为，在半导体集成电路制造中，外延工艺的成本比较高。除了，硅衬底的反扩对应的不利影响外，氧化层的形成工艺的高的热过程，也会影响晶圆中其它器件的掺杂浓度的分布，使器件的性能产生不利影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种氧化层的形成方法，能降低氧化层的形成工艺的热过程并能控制氧化层的形成工艺中硅衬底上的掺杂杂质的扩散，从而能防止形成厚的氧化层时对器件性能造成不利影响。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的氧化层的形成方法包括如下步骤：
[0007]步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底表面上进行多晶硅沉积形成多晶硅层，所述多晶硅层的厚度按照所需要的第一氧化层的厚度进行设置。
[0008]步骤二、采用热氧化工艺将所述多晶硅层全部氧化形成所述第一氧化层，利用所述多晶硅层的氧化速率快于所述硅衬底的氧化速率的特点，降低形成所述第一氧化层的热过程，以控制所述硅衬底上的掺杂杂质的扩散。
[0009]进一步的改进是，步骤一中，所述硅衬底表面上形成有硅外延层，所述多晶硅层形成于所述硅外延层表面上。
[0010]进一步的改进是，所述硅衬底具有第一导电类型重掺杂结构，所述硅外延层具有第一导电类型轻掺杂结构。
[0011]进一步的改进是，步骤一中，在形成所述多晶硅层之前，还包括对所述硅衬底进行热氧化形成第二氧化层的步骤；所述多晶硅层形成在所述第二氧化层的表面，步骤二完成后，由所述第一氧化层和所述第二氧化层叠加形成总氧化层；通过所述第二氧化层提高所
述总氧化层和所述硅衬底之间的界面。
[0012]进一步的改进是，步骤一中，所述多晶硅层形成之后，还包括对所述多晶硅层进行掺杂的步骤，利用掺杂后的所述多晶硅层的氧化速率会增加的特点进一步降低所述第一氧化层的热过程。
[0013]进一步的改进是，所述多晶硅层分成了多个多晶硅子层，所述第一氧化层也分成了多个第一氧化子层；各层所述第一氧化子层由对应层的所述多晶硅子层热氧化形成。
[0014]各层所述多晶硅子层的采用步骤一的所述多晶硅沉积工艺形成，各层所述多晶硅子层对应的所述第一氧化子层采用步骤二的所述热氧化工艺形成；重复和所述多晶硅子层的层数相同次数的步骤一的所述多晶硅沉积工艺和步骤二的所述热氧化工艺形成所述第一氧化层。
[0015]利用多晶硅的厚度越薄氧化速率越薄的特点，所述多晶硅层拆分为各所述多晶硅子层后使所述多晶硅层的最终氧化速率由各所述多晶硅子层的氧化速率确定，从而能提高所述多晶硅层的最终氧化速率并降低形成所述第一氧化层的热过程。
[0016]进一步的改进是，所述第一氧化层形成于所述硅衬底的平坦的表面上并作为功率器件的终端区的场氧化层的组成部分；
[0017]在俯视面上，所述第一氧化层具有图形化结构，图形化后的所述第一氧化层所环绕的区域为有源区，所述有源区中表面没有所述第一氧化层。
[0018]进一步的改进是，所述功率器件包括VDMOS，IGBT。
[0019]进一步的改进是，所述第一氧化层的厚度的最大值达1.6μm以上。
[0020]进一步的改进是，所述第一氧化层的图形化工艺包括：
[0021]步骤一中，所述多晶硅层形成于所述硅衬底的包括了所述终端区和所述有源区的所有表面上。
[0022]步骤二中，所述第一氧化层形成在所述硅衬底的所有表面上。
[0023]采用光刻工艺定义出所述有源区的形成区域，进行刻蚀将所述有源区表面上的所述第一氧化层去除。
[0024]进一步的改进是，所述第一氧化层的图形化工艺包括：
[0025]步骤一中，所述多晶硅层形成于所述硅衬底的包括了所述终端区和所述有源区的所有表面上；
[0026]步骤二之前还包括步骤：
[0027]在所述多晶硅层表面形成第一掩膜层；
[0028]采用光刻工艺定义出所述有源区的形成区域，进行刻蚀工艺将所述有源区的形成区域中的所述第一掩膜层去除；
[0029]之后，进行步骤二，步骤二中，所述有源区的形成区域中的所述多晶硅层被氧化形成所述第一氧化层，所述有源区的形成区域外的所述多晶硅层被所述第一掩膜层覆盖而不被氧化；
[0030]之后，去除所述有源区的形成区域外的所述第一掩膜层和所述多晶硅层。
[0031]进一步的改进是，所述第一氧化层填充于隔离沟槽中并作为沟槽隔离结构的组成部分；
[0032]步骤一之前，包括在所述硅衬底中形成隔离沟槽的步骤；
[0033]步骤一中，所述多晶硅层形成于所述隔离沟槽的内侧表面；
[0034]步骤二中，所述第一氧化层形成之后将所述隔离沟槽完全填充。
[0035]进一步的改进是，所述隔离沟槽的深度为1μm以上。
[0036]进一步的改进是，所述第一氧化层填充于SGT MOSFET器件的栅沟槽中并作为屏蔽介质层的组成部分；
[0037]步骤一之前，包括在所述硅衬底中形成栅沟槽的步骤；
[0038]步骤一中，所述多晶硅层形成于所述栅沟槽的内侧表面；
[0039]步骤二中，所述第一氧化层形成之后所述栅沟槽的中间区域未被填充且作为所述 SGT MOSFET器件的源多晶硅的形成区域。
[0040]进一步的改进是，所述屏蔽介质层的最大厚度达0.6μm以上。
[0041]和现有半导体集成电路制造工艺中形成于硅衬底上的氧化层都采用对硅衬底本身进行热氧化如干氧氧化或湿氧氧化形成不同，本专利技术中，形成于硅衬底上的氧化层则采用多晶硅沉积加多晶硅热氧化工艺，由于多晶硅的氧化速率大于单晶结构的硅衬底即硅晶圆的氧化，当所需要形成的氧化层的厚度相同时，本专利技术能大大降低氧化时间，从而能降低氧化层的形成工艺的热过程，也从而能控制氧化层的形成工艺中硅衬底上的掺杂杂质的扩散，从而能防止形成厚的氧化层时对器件性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化层的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底表面上进行多晶硅沉积形成多晶硅层，所述多晶硅层的厚度按照所需要的第一氧化层的厚度进行设置；步骤二、采用热氧化工艺将所述多晶硅层全部氧化形成所述第一氧化层，利用所述多晶硅层的氧化速率快于所述硅衬底的氧化速率的特点，降低形成所述第一氧化层的热过程，以控制所述硅衬底上的掺杂杂质的扩散。2.如权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在于：步骤一中，所述硅衬底表面上形成有硅外延层，所述多晶硅层形成于所述硅外延层表面上。3.如权利要求2所述的氧化层的形成方法，其特征在于：所述硅衬底具有第一导电类型重掺杂结构，所述硅外延层具有第一导电类型轻掺杂结构。4.如权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在于：步骤一中，在形成所述多晶硅层之前，还包括对所述硅衬底进行热氧化形成第二氧化层的步骤；所述多晶硅层形成在所述第二氧化层的表面，步骤二完成后，由所述第一氧化层和所述第二氧化层叠加形成总氧化层；通过所述第二氧化层提高所述总氧化层和所述硅衬底之间的界面。5.如权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在于：步骤一中，所述多晶硅层形成之后，还包括对所述多晶硅层进行掺杂的步骤，利用掺杂后的所述多晶硅层的氧化速率会增加的特点进一步降低所述第一氧化层的热过程。6.如权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在于：所述多晶硅层分成了多个多晶硅子层，所述第一氧化层也分成了多个第一氧化子层；各层所述第一氧化子层由对应层的所述多晶硅子层热氧化形成；各层所述多晶硅子层的采用步骤一的所述多晶硅沉积工艺形成，各层所述多晶硅子层对应的所述第一氧化子层采用步骤二的所述热氧化工艺形成；重复和所述多晶硅子层的层数相同次数的步骤一的所述多晶硅沉积工艺和步骤二的所述热氧化工艺形成所述第一氧化层；利用多晶硅的厚度越薄氧化速率越薄的特点，所述多晶硅层拆分为各所述多晶硅子层后使所述多晶硅层的最终氧化速率由各所述多晶硅子层的氧化速率确定，从而能提高所述多晶硅层的最终氧化速率并降低形成所述第一氧化层的热过程。7.如权利要求1至6中任一权项所述的氧化层的形成方法，其特征在于：所述第一氧化层形成于所述硅衬底的平坦的表面上并作为功率器件的终端区的场氧化层的组成部分；在俯视面上，所述第一氧化层具有图形化结构，图形化后的所述第一氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾大杰，郑辉，
申请(专利权)人：南通尚阳通集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：