栅氧层的制备方法及半导体结构与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种栅氧层的制备方法及半导体结构。

背景技术：

1、目前28nm制程的高压集成电路工艺平台通常包括有静态储存器(sram电路)的lv(0.9v)器件、源驱动电路的mv(8v)器件和门驱动电路的hv(32v或25v)器件。

2、高压集成电路各类器件栅氧层的制备顺序如下：先通过热氧化的方式生长高压区域栅氧层；然后在整个基底表面生长中压器件所需的栅氧层；最后通过光阻保护中压器件栅氧区域，通过湿法刻蚀将其他区域在该过程中同步生长的栅氧层去除，完成中压栅氧区域；接着再次在基底表面涂覆光刻胶，仅打开低压器件所在区域，通过酸液清洗掉表面的牺牲氧化层后，生长低压器件所需栅氧，完成所有栅氧层的制备。

3、现有工艺仅能提供三种栅氧厚度，但是有的客户需求介于中压和低压之间的器件，比如3.3v或1.8v。我们目前惯用的方法为：保持中压器件的栅氧厚度不变，沟道(channel)长度的适量缩减。但存在如下问题：(1)缩减的空间有限；(2)缩减后，依然有饱和区漏极电流(idsat)太小和关断的阈值电流(ioff)太大的问题。此外，由于中压器件的栅氧厚度通常有几百埃，如图1所示，现有方案在中压器件区域形成中压栅氧层100时，栅氧材料也会覆盖所述高压器件区域及低压器件区域，之后，如图2所示，利用光刻胶层200对中压器件区域进行保护，并利用酸液移除高压器件区域及低压器件区域的栅氧材料，在该步骤需使用大量酸液，容易导致低压器件区域用作沟道隔离的氧化物被过度刻蚀，使低压器件的沟道区300的台阶高度(stepheight)偏大，影响后续低压器件的电性及可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种栅氧层的制备方法及半导体结构，以现有制备栅氧层的方法所存在的一个或多个问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种栅氧层的制备方法，包括:

3、提供一基底，所述基底具有高压器件区域、中压器件区域、中低压器件区域和低压器件区域，且所述高压器件区域上形成有高压栅氧层；

4、形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述高压栅氧层及所述低压器件区域；

5、形成中压栅氧层，所述中压栅氧层覆盖所述中压器件区域及覆盖所述中低压器件区域；以及，

6、刻蚀去除所述中低压器件区域上部分厚度的所述中压栅氧层，以形成中低压栅氧层。

7、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，形成所述硬掩膜层的方法包括：

8、形成硬掩膜材料和图形化的第一光刻胶层，所述硬掩膜材料及图形化的所述第一光刻胶层依次覆盖所述基底的表面；

9、以图形化的所述第一光刻胶层为掩膜，刻蚀去除所述中压器件区域及所述中低压器件区域上的所述硬掩膜材料，以及去除所述中压器件区域及所述中低压器件区域的部分所述基底，而后去除所述第一光刻胶层。

10、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，形成所述中压栅氧层及所述低压栅氧层的方法包括：

11、利用不同的工艺在所述中压器件区域和所述中低压器件区域上依次形成第一栅氧膜层及第二栅氧膜层；

12、形成图形化的第二光刻胶层，并以图形化的所述第二光刻胶层为掩膜，去除所述中低压器件区域上的所述第二栅氧膜层，以及去除在沉积所述第一栅氧膜层及所述第二栅氧膜层时所述硬掩膜层上生成的氧化硅膜层，所述中低压器件区域上保留的所述第一栅氧膜层构成所述低压栅氧层。

13、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，通过原位蒸汽生成工艺形成所述第一栅氧膜层。

14、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，所述第一栅氧膜层的厚度为30～100埃。

15、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，通过高温氧化工艺形成所述第二栅氧膜层。

16、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，所述第二栅氧膜层的厚度为100～300埃。

17、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，利用湿法刻蚀工艺去除所述中低压器件区域上的第二栅氧膜层，所述湿法刻蚀工艺所采用的溶液包括氢氟酸溶液。

18、可选的，在所述的栅氧层的制备方法中，在形成所述中低压栅氧层之后，还包括：

19、刻蚀去除所述硬掩膜层；以及，

20、在所述低压器件区域上形成低压栅氧层。

21、本发明还提供一种半导体结构，所述半导体结构的栅氧层利用如前任一项所述的方法制备得到。

22、综上所述，本发明提供的栅氧层的制备方法，包括：提供一基底，所述基底具有高压器件区域、中压器件区域、中低压器件区域和低压器件区域，所述高压器件区域上形成有高压栅氧层；形成硬掩膜层，所述硬掩膜层覆盖所述高压栅氧层及所述低压器件区域；形成中压栅氧层，所述中压栅氧层覆盖所述中压器件区域及覆盖所述中低压器件区域；以及，刻蚀去除所述中低压器件区域上部分厚度的所述中压栅氧层，以形成中低压栅氧层。与现有技术相比，本发明提供的制备方法在无需增加光罩的前提下额外制备了一层介于中压及低压之间的栅氧层，为高压集成电路新增了一种可供客户选择的器件结构；此外，本发明提供的制备方法在制备中压及中低压栅氧层时，通过硬掩膜层对高压及低压器件区域进行保护，避免了对低压器件区域及已制备的高压栅氧层带来负面的影响。

技术特征：

1.一种栅氧层的制备方法，其特征在于，包括:

2.如权利要求1所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，形成所述硬掩膜层的方法包括：

3.如权利要求1所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，形成所述中压栅氧层及所述低压栅氧层的方法包括：

4.如权利要求3所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，通过原位蒸汽生成工艺形成所述第一栅氧膜层。

5.如权利要求3或4所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，所述第一栅氧膜层的厚度为30～100埃。

6.如权利要求3所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，通过高温氧化工艺形成所述第二栅氧膜层。

7.如权利要求3或6所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，所述第二栅氧膜层的厚度为100～300埃。

8.如权利要求3所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，利用湿法刻蚀工艺去除所述中低压器件区域上的第二栅氧膜层，所述湿法刻蚀工艺所采用的溶液包括氢氟酸溶液。

9.如权利要求1所述的栅氧层的制备方法，其特征在于，在形成所述中低压栅氧层之后，还包括：

10.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构的栅氧层利用如权利要求1～9任一项所述的方法制备得到。

技术总结本发明提供一种栅氧层的制备方法及半导体结构，包括：提供一基底，基底具有高压器件区域、中压器件区域、中低压器件区域和低压器件区域，高压器件区域上形成有高压栅氧层；形成硬掩膜层，硬掩膜层覆盖高压栅氧层及低压器件区域；形成中压栅氧层，中压栅氧层覆盖中压器件区域及中低压器件区域；以及，刻蚀去除中低压器件区域上部分厚度的中压栅氧层，以形成中低压栅氧层。与现有技术相比，在无需增加光罩的前提下额外制备了一层介于中压及低压之间的栅氧层，为高压集成电路新增了一种可供客户选择的器件结构；在制备中压及中低压栅氧层时，通过硬掩膜层对高压及低压器件区域进行保护，避免了对低压器件区域及已制备的高压栅氧层带来负面的影响。技术研发人员：周家民,王奇伟,顾珍,张磊,陈昊瑜受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25