專利名稱：柵介電層的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體組件的制造方法，且特別是有關(guān)于一種柵介 電層的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路領(lǐng)域的快速發(fā)展，高效能、高積集度、低成本、輕薄短小 已成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造上所追尋的目標(biāo)。
將高壓組件與低壓組件整合在同一芯片上，是可以達(dá)到上述要求的一種 方法。例如使用低壓組件來(lái)制造控制電路，使用高壓組件來(lái)制造可程序化只
讀存儲(chǔ)器(Electrically Programmable Kead-0nly Memory; EP翻)、閃存 (Flash Memory)或是液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路等等。
然而，為了能夠承受較高的崩潰電壓(breakdown voltage)，高壓組件 中柵氧化層的厚度往往需要大于200埃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)厚于低壓組件中柵氧化層的厚 度。這么一來(lái)，將使得高壓組件與低壓組件的整合工藝當(dāng)中，出現(xiàn)種種難題。
圖1A至圖1C是繪示公知柵氧化層的制造流程剖面圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D1A， 基底100具有高壓組件區(qū)102與低壓組件區(qū)104，基底100中設(shè)置有隔離結(jié)構(gòu) 110?；?00上設(shè)置有一層高壓柵氧化層120，且高壓組件區(qū)102的高壓柵 氧化層120上設(shè)置有一層光致抗蝕劑層130。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)DIB,以濕式蝕刻工藝移除低壓組件區(qū)104的高壓柵氧化 層120，裸露出基底100。濕式蝕刻工藝所使用的蝕刻劑會(huì)侵蝕隔離結(jié)構(gòu)110， 而于隔離結(jié)構(gòu)110與基底100的交界處形成凹穴(divot) 115。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，移除光致抗蝕劑層130，并且利用熱氧化法于基底 100上形成低壓柵氧化層140。由于前述凹穴115的存在，隔離結(jié)構(gòu)110邊角周圍部分的凹穴115會(huì)影響硅基底100的氧化速率，使得隔離結(jié)構(gòu)110與基 底100的交界處所形成的低壓柵氧化層140的厚度會(huì)比較薄，造成厚度不均 的問(wèn)題，亦即所謂的柵氧化層薄化(gate oxide thinning)。這種現(xiàn)象會(huì)降低 柵氧化層的可靠度(reliability),造成組件崩潰總電荷、崩潰電壓、起始電 壓等電性上的問(wèn)題，為半導(dǎo)體工藝中所不樂(lè)見。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，依照本發(fā)明提供實(shí)施例的目的就是在提供一種柵介電層的制 造方法，可以降低隔離結(jié)構(gòu)側(cè)蝕的問(wèn)題，避免低壓柵介電層薄化的現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明提出一種柵介電層的制造方法，包括提供一基底，基底包括高壓 組件區(qū)與低壓組件區(qū)，且基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，這些隔離結(jié)構(gòu)凸出 于基底。之后于基底上形成一層高壓柵介電層，然后于高壓組件區(qū)的高壓柵 介電層上形成保護(hù)層。接著，進(jìn)行干式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)的部分高 壓柵介電層。繼而進(jìn)行濕式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)剩余的高壓柵介電層。 而后，移除保護(hù)層，并且于低壓組件區(qū)的基底上形成一層低壓柵介電層。
依照本發(fā)明的實(shí)施例所述的柵介電層的制造方法，其中于濕式蝕刻步驟 之后，隔離結(jié)構(gòu)與基底表面的交界處高于基底的轉(zhuǎn)角表面。
上述柵介電層的制造方法，先進(jìn)行干式蝕刻步驟，再進(jìn)行濕式蝕刻步驟， 通過(guò)減少濕式蝕刻劑的用量，以避免隔離結(jié)構(gòu)側(cè)壁的蝕刻凹陷問(wèn)題，如此一 來(lái)，后續(xù)低壓柵介電層便不會(huì)因此而產(chǎn)生薄化的現(xiàn)象，進(jìn)而可以提高低壓柵 介電層的可靠度。


圖1A至圖1C是繪示公知柵氧化層的制造流程剖面圖。
圖2A至圖2D是繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種柵介電層的制造流程剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明-100、 200:基底
104、 204:低壓組件區(qū)
115:凹陷 130:光致抗蝕劑層 215:交界處 230:保護(hù)層
102、 202:高壓組件區(qū)
110、 210:隔離結(jié)構(gòu) 120:高壓柵氧化層 140:低壓柵氧化層 220:高壓柵介電層 240:低壓柵介電層
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí) 施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖2A至圖2D是繪示本發(fā)明一實(shí)施例的一種柵介電層的制造方法。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A，本發(fā)明提出的避免柵介電層薄化的柵介電層的制造方法， 首先提供基底200，其例如是半導(dǎo)體基底如硅基底。基底200至少包括了高壓 組件區(qū)202與低壓組件區(qū)204?；?00中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)210，這些 隔離結(jié)構(gòu)210凸出于基底200，亦即隔離結(jié)構(gòu)210的頂面高于基底200的頂面。 隔離結(jié)構(gòu)210例如是淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)例如是氧化硅，形成方法例如 是高密度電漿化學(xué)氣相沉積法，此為熟知本領(lǐng)域者所周知，于此不贅述。
之后于基底200上形成一層高壓柵介電層220。高壓柵介電層220的材質(zhì) 例如是氧化硅，其形成方法例如是熱氧化法或是化學(xué)氣相沉積法。在一實(shí)施 例中，由于高壓柵介電層220需要耐受較高的電壓，其厚度例如是200 500 埃之間，較佳例如是介于250 450埃之間。
然后，于高壓組件區(qū)202的高壓柵介電層220上形成保護(hù)層230。保護(hù)層 230例如是一層圖案化光致抗蝕劑層，其形成方法例如是先以旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)的方式于基底200上形成一層光致抗蝕劑層(未繪示)，于曝光后 進(jìn)行圖案的顯影而形成圖案化光致抗蝕劑層。當(dāng)然，保護(hù)層230也可以是其 它材質(zhì)的掩模層，例如氮化硅、碳化硅。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，進(jìn)行干式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)204的部分高 壓柵介電層202。干式蝕刻步驟例如是電漿蝕刻或反應(yīng)性離子蝕刻工藝。為了 避免對(duì)基底200產(chǎn)生電漿破壞(plasma damage)破壞，干式蝕刻步驟例如是采 用低功率(Low Power)的干式蝕刻步驟。使用的功率例如是介于50 200瓦特 之間，較佳是介于80 120瓦特之間。在一較佳實(shí)施例中，例如是采用低功 率的反應(yīng)性離子蝕刻工藝。
由于后續(xù)為濕式蝕刻步驟，因而此處的干式蝕刻步驟較佳是使用寡聚合 物(Polymer-less)的蝕刻氣體，以免產(chǎn)生過(guò)多難以移除的聚合物，而影響后 續(xù)濕式蝕刻步驟。蝕刻氣體例如是采用蝕刻氧化硅的氣體，如四氟化碳(CF》 與氧氣(02)。在一實(shí)施例中，四氟化碳的流量為30 150sccm，較佳是介于50 90sccm之間，氧氣流量為5 40sccm，較佳是介于10 25sccm之間。
高壓柵介電層220的厚度約為200 500埃，因此，干式蝕刻步驟的蝕刻 量只有數(shù)百埃左右，為顧及蝕刻的均勻性，在本實(shí)施例中，盡量提高其反應(yīng) 腔壓力，以便有較長(zhǎng)的蝕刻時(shí)間來(lái)獲得較佳的蝕刻均勻性。反應(yīng)腔壓力例如 是約50 300mtorr，較佳例如是100 200mtorr之間。干式蝕刻步驟約移除 大于等于原高壓柵介電層220厚度的二分之一，留下約小于等于100埃的厚 度，由后續(xù)的濕式蝕刻步驟來(lái)移除。
雖然上述干式蝕刻步驟已選用了寡聚合物的蝕刻氣體，但為了避免殘留 的聚合物影響了后續(xù)濕式蝕刻工藝，降低蝕刻劑移除低壓組件區(qū)204的高壓 柵介電層220的效果。因此，在一實(shí)施例中，例如是在上述干式蝕刻步驟之 后，利用灰化(ashing),以去除殘留的聚合物。較佳實(shí)施例是使用氧氣與惰 性氣體為反應(yīng)氣體，進(jìn)行臨場(chǎng)灰化(in-situ ashing)的步驟，在同一反應(yīng)腔 中，實(shí)時(shí)地移除可能殘存的聚合物，但對(duì)保護(hù)層230的蝕刻量較輕微。其中， 惰性氣體可以是氮?dú)狻鍤饣蚱渌g氣，較佳為氬氣。
繼而，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，進(jìn)行濕式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)204的高壓柵 介電層220。濕式蝕刻步驟例如是以氫氟酸為蝕刻劑，如稀釋的氫氟酸
7(diluted hydrogen fluoride, DHF)或緩沖氫氟酸(BHF)，較佳是采用含氟化 銨(aramonium fluoride, NH4F)的緩沖氫氟酸，更佳是使用含有界面活性劑 (surfactant)的緩沖氫氟酸。
由于先進(jìn)行干式蝕刻步驟之后，才進(jìn)行濕式蝕刻步驟，濕式蝕刻移除的 高壓柵介電層220厚度不多，僅約100埃左右。隔離結(jié)構(gòu)210的轉(zhuǎn)角損失不 多，隔離結(jié)構(gòu)210與基底200表面的交界處215仍然能夠高于基底200的轉(zhuǎn) 角表面。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2D,移除保護(hù)層230，移除的方法例如是干式蝕刻法或 濕式蝕刻法。保護(hù)層230如為圖案化光致抗蝕劑層，其移除方法例如是干式 去光致抗蝕劑或濕式去光致抗蝕劑，較佳例如是氧電漿灰化或反應(yīng)硫酸與雙 氧水的濕式去光致抗蝕劑法。
之后，于低壓組件區(qū)204的基底200上形成一層低壓柵介電層240。低壓 柵介電層240的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成方法例如是熱氧化法。由于隔離 結(jié)構(gòu)210與基底200表面的交界處215高于基底200的轉(zhuǎn)角表面，因此，低 壓柵介電層240不會(huì)因?yàn)楦綦x結(jié)構(gòu)210角落的凹陷產(chǎn)生薄化的現(xiàn)象，而可以 均勻地形成于基底200上，從而有助于提升低壓柵介電層240的可靠度，避 免崩潰電荷、崩潰電壓或是啟使電壓等電性劣化的問(wèn)題。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍，當(dāng)可作少許的 更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種柵介電層的制造方法，該方法包括下列步驟提供一基底，該基底包括一高壓組件區(qū)與一低壓組件區(qū)，且該基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，該些隔離結(jié)構(gòu)凸出于該基底；于該基底上形成一高壓柵介電層；于該高壓組件區(qū)的該高壓柵介電層上形成一保護(hù)層；進(jìn)行一干式蝕刻步驟，移除該低壓組件區(qū)的部分該高壓柵介電層；進(jìn)行一濕式蝕刻步驟，移除該低壓組件區(qū)剩余的該高壓柵介電層；移除該保護(hù)層；以及于該低壓組件區(qū)的該基底上形成一低壓柵介電層。
2. 如權(quán)利要求l所述的柵介電層的制造方法，其中于該濕式蝕刻步驟之 后，該隔離結(jié)構(gòu)與該基底表面的交界處高于該基底的轉(zhuǎn)角表面。
3. 如權(quán)利要求l所述的柵介電層的制造方法，其中該干式蝕刻步驟包括 一反應(yīng)性離子蝕刻工藝。
4. 如權(quán)利要求l所述的柵介電層的制造方法，其中該干式蝕刻步驟為一 低功率干式蝕刻步驟。
5. 如權(quán)利要求1所述的柵介電層的制造方法，其中該干式蝕刻步驟是使 用寡聚合物的一蝕刻氣體。
6. 如權(quán)利要求5所述的柵介電層的制造方法，其中該蝕刻氣體包括四氟 化碳與氧氣。
7. 如權(quán)利要求1所述的柵介電層的制造方法，其中于該干式蝕刻步驟之 后，該低壓組件區(qū)剩余的該高壓柵介電層的厚度小于等于原高壓柵介電層厚 度的二分之一。
8. 如權(quán)利要求1所述的柵介電層的制造方法，其中該干式蝕刻步驟與該 濕式蝕刻步驟之間，還包括進(jìn)行一灰化步驟。
9. 如權(quán)利要求8所述的柵介電層的制造方法，其中該灰化步驟是使用氧氧氣與惰性氣體為反應(yīng)氣體。
10. 如權(quán)利要求1所述的柵介電層的制造方法,.其中該濕式蝕刻步驟的蝕刻劑包括氫氟酸。
11. 如權(quán)利要求1所述的柵介電層的制造方法，其中該低壓柵介電層的形 成方法包括熱氧化法。
12. 如權(quán)利要求l所述的柵介電層的制造方法，其中該保護(hù)層為一圖案化 光致抗蝕劑層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種柵介電層的制造方法，先提供一基底，基底包括高壓組件區(qū)與低壓組件區(qū)，且基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，這些隔離結(jié)構(gòu)凸出于基底。之后于基底上形成一層高壓柵介電層，然后于高壓組件區(qū)的高壓柵介電層上形成保護(hù)層。接著，進(jìn)行干式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)的部分高壓柵介電層。繼而進(jìn)行濕式蝕刻步驟，移除低壓組件區(qū)剩余的高壓柵介電層。而后，移除保護(hù)層，并且于低壓組件區(qū)的基底上形成一層低壓柵介電層。
文檔編號(hào)H01L21/31GK101290909SQ20071010442
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者倪志榮, 羅文勛, 韓敬仁 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司