具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法

摘要

本发明公开了一种具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法包括如下步骤：步骤一、形成具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧。栅氧形成于沟槽的顶部段的侧面，在沟槽的底部段形成有屏蔽多晶硅。步骤二、计算栅氧完成后到多晶硅栅生长之前的第一停顿时间并和许容时间进行比较。步骤三、第一停顿时间大于许容时间时进行一次退火工艺以改善栅氧的质量。步骤四、生长多晶硅栅，多晶硅栅将所述沟槽的顶部段完全填充。本发明能消除栅氧超许容时间所带来的不利影响，能够提高产品良率，降低工艺成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种具有屏蔽栅(Shield Gate Trench，SGT)的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法。

背景技术

具有屏蔽栅的沟槽栅器件的栅极结构分为两层，分别为形成于沟槽的底部段的屏蔽多晶硅和形成于沟槽的顶部段的多晶硅栅，屏蔽多晶硅和沟槽的底部段的侧面和底部表面之间隔离有介质层如氧化层，在屏蔽多晶硅和多晶硅栅的底部之间隔离有多晶硅间介质层如多晶硅间氧化层(IPO)，在多晶硅栅和沟槽的顶部段的侧面之间隔离有栅氧即栅氧化层。栅氧一般都是采用热氧化工艺形成，在栅氧形成之前屏蔽多晶硅以及屏蔽多晶硅底部的介质层和多晶硅间介质层都已经形成，在栅氧形成之后在进行多晶硅栅的淀积。

在半导体集成电路制造的生产线上，形成栅氧的设备和形成多晶硅栅的设备并不相同，产品在形成栅氧后需要从形成栅氧的设备移出，之后再放入到形成多晶硅栅的设备中进行多晶硅生长。也即在栅氧完成之后到多晶硅栅开始生长之前存在一个停顿时间，而在半导体集成电路制造生产线上需要生产的产品众多且各种生产设备会需要停机进行预防保养或故障维修，所以有时栅氧到多晶硅栅之间的停顿时间会过长。

针对栅氧到多晶硅栅之间的停顿时间的长短，现有处理方法中定义了一个许容时间，当停顿时间小于等于许容时间时，允许直接进行后续的多晶硅栅生长工艺。

但是当停顿时间大于许容时间时，现有处理方法包括两种：第一种方法是直接放行(release)，第二种方法为对栅氧进行返工(Rework)。

第一种方法的直接放行是指直接进行后续的多晶硅栅生长，直接进行后续的多晶硅栅生长之后，发现会有IGSS即栅漏电的风险，原因是栅氧暴露时间过长后质量变差，缺陷增多，从而造成IGSS。实验表明，在停顿时间小于等于许容时间时，器件的IGSS为1E-8A～1E-7A，而当停顿时间大于许容时间时，器件的IGSS会达到1E-5A，漏电状况急剧恶化。

第二种方法的对栅氧进行返工即为先将栅氧刻蚀掉，再重新生长一层新的栅氧。这种，方法首先具有工艺复杂的特点。其次，在具有屏蔽栅的沟槽栅器件中，栅氧形成之前已经形成了屏蔽多晶硅以及屏蔽多晶硅底部的介质层和多晶硅间介质层，而屏蔽多晶硅底部的介质层和多晶硅间介质层往往都是由氧化层组成，在对栅氧进行刻蚀和重新生长时会对已经形成的下层结构造成影响，所以现有方法对具有屏蔽栅的沟槽栅器件的栅氧进行返工也不现实。

由上可知，上述第一种和第二种方法都会带来不好的影响，这都会大大降低产品的良率，大量的报废会使得制造成本急剧增加，因此如何解决上述问题确实意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法，能消除栅氧超许容时间所带来的不利影响，能够提高产品良率，降低工艺成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法包括如下步骤：

步骤一、形成具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧；所述栅氧形成于沟槽的顶部段的侧面，在所述沟槽的底部段形成有屏蔽多晶硅，在所述屏蔽多晶硅和沟槽的底部段侧面之间形成有第一隔离介质层；在所述屏蔽多晶硅的顶部形成有多晶硅间介质层。

步骤二、计算所述栅氧完成后到多晶硅栅生长之前的第一停顿时间，比较该第一停顿时间和许容时间，如果所述第一停顿时间小于等于所述许容时间，则直接进行后续步骤四；如果所述第一停顿时间大于所述许容时间，则直接进行后续步骤三。

步骤三、进行一次退火工艺以改善所述栅氧的质量；所述退火工艺完成立即进行后续步骤四或者等待一个第二停顿时间后进行后续步骤四，所述第二停顿时间小于等于所述许容时间。

步骤四、生长多晶硅栅，所述多晶硅栅将所述沟槽的顶部段完全填充。

进一步的改进是，所述许容时间为9小时。

进一步的改进是，步骤三中的所述退火工艺的温度为900℃～1200℃、时间为10分钟～100分钟。

进一步的改进是，所述退火工艺所通气体为氮气。

进一步的改进是，所述栅氧采用热氧化工艺形成。

进一步的改进是，所述第一隔离介质层为氧化层。

进一步的改进是，所述多晶硅间介质层为氧化层。

进一步的改进是，所述沟槽为通过刻蚀半导体衬底形成。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，所述第一停顿时间的最大值达30小时以上。

本发明实现了对栅氧形成后多晶硅栅淀积前的停顿时间进行管控，并能够在栅氧形成后多晶硅栅淀积前的停顿时间大于许容时间进行相应处理，本发明中进行的相应处理仅为通过一次退火工艺来以改善栅氧的质量即可，工艺简单且不仅能消除停顿时间过长对栅氧的质量的影响进而影响器件的IGSS、而且还不会对前面已经形成的底层结构造成影响，所以本发明能够消除背面技术中所指出的现有第一种方法和第二种方法所具有的所有缺陷，最后能使得产品的良率得到保证，能防止因为栅氧之后的停顿时间过长而造成的报废发生，从而能使得总的生产成本得到大大降低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧超许容时间处理方法包括如下步骤：

步骤一、形成具有屏蔽栅的沟槽栅器件栅氧；所述栅氧形成于沟槽的顶部段的侧面，在所述沟槽的底部段形成有屏蔽多晶硅，在所述屏蔽多晶硅和沟槽的底部段侧面之间形成有第一隔离介质层；在所述屏蔽多晶硅的顶部形成有多晶硅间介质层。

本发明实施例中，所述栅氧采用热氧化工艺形成。所述第一隔离介质层为氧化层。所述多晶硅间介质层为氧化层。所述沟槽为通过刻蚀半导体衬底如硅衬底形成。

步骤二、计算所述栅氧完成后到多晶硅栅生长之前的第一停顿时间，比较该第一停顿时间和许容时间，如果所述第一停顿时间小于等于所述许容时间，则直接进行后续步骤四；如果所述第一停顿时间大于所述许容时间，则直接进行后续步骤三。

本发明实施例中，所述许容时间为9小时。所述第一停顿时间的最大值能达30小时以上。

步骤三、进行一次退火工艺以改善所述栅氧的质量；所述退火工艺完成立即进行后续步骤四或者等待一个第二停顿时间后进行后续步骤四，所述第二停顿时间小于等于所述许容时间。

本发明实施例中，所述退火工艺的温度为900℃～1200℃、时间为10分钟～100分钟，所述退火工艺所通气体为氮气。

步骤四、生长多晶硅栅，所述多晶硅栅将所述沟槽的顶部段完全填充。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。