一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法与流程

本发明半导体，特别是涉及一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法。

背景技术：

1、当技术节点进入28nm以下，逻辑器件变得非常小，量子效应等愈发凸现，原有传统多晶硅栅和氧化硅介电层已经无法满足器件高性能的需求，因此引入了高k材料和金属栅。传统多晶硅栅极工艺中，多晶硅直接作为栅极由接触孔连出，而金属栅极工艺中，在填充完金属栅之后，会有一道化学机械研磨(cmp)，除掉多余金属。在cmp工艺中，大块金属栅极中间部分会磨得快，边缘部分磨得慢，极易形成凹陷，这样对于金属栅的质量造成严重影响。尤其在hv器件中，沟道面积大，金属栅的面积也相应很大，金属栅极碟状效应的问题的解决至关重要。

2、目前解决金属栅极碟状效应的方法是在多晶硅上加入狭槽，将大块金属栅分割成许多小块，狭槽处的栅氧有暴露在外的风险，后续工艺中各种等离子体/电荷/金属离子等会影响栅氧，这对器件可靠性提出严重挑战，因此，需要开发一种将多晶硅狭槽区域填充保护的方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，用于解决现有技术中高压器件形成过程中的狭槽区仅通过一层极薄的栅氧层保护，导致后续工艺过程中等离子体或电荷等极易穿透对栅氧层造成损伤的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，至少包括：

3、步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括高压器件有源区；形成于所述高压器件有源区上的栅氧层；形成于所述栅氧层上相互间隔的叠层；所述叠层之间的区域为狭槽区；

4、步骤二、沉积一层sicn层覆盖所述叠层顶部和侧壁，并且覆盖所述叠层之间的所述狭槽底部；

5、步骤三、沉积一层harp层覆盖所述sicn层；

6、步骤四、在所述叠层以及所述狭槽区域上的所述harp层覆盖光刻胶，依次光刻和刻蚀打开所述叠层上的所述harp层，保留所述狭槽区内的光刻胶；

7、步骤五、去除所述狭槽区以外的所述叠层上的所述harp层；

8、步骤六、重复步骤三至步骤五多次，直至所述狭槽区内被所述harp层填充满为止；

9、步骤七、刻蚀去除所述叠层上的所述sicn层。

10、优选地，步骤一中的所述叠层自下而上依次至少由多晶硅、氮化硅和peox层堆叠而成。

11、优选地，步骤二中的所述sicn层的厚度为90埃。

12、优选地，步骤二中沉积所述harp层的方法为化学气相沉积法。

13、优选地，步骤三中沉积的所述harp层的厚度为150埃。

14、优选地，步骤五中利用湿法刻蚀工艺去除所述狭槽区以外的所述叠层上的所述harp层。

15、优选地，步骤五中的湿法刻蚀工艺中的刻蚀液为氢氟酸。

16、优选地，步骤五中的氢氟酸的浓度为300:1或200:1。

17、优选地，步骤六中重复步骤三至步骤五一至两次。

18、优选地，步骤七中刻蚀去除所述sicn层的方法为干法刻蚀。

19、如上所述，本发明的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，具有以下有益效果：本发明通过在狭槽区增加harp层，以及重复该harp层的沉积和刻蚀工艺，在狭槽区内区形成harp保护层，而其他区域又不会有harp残留，在不影响其他器件的前提下，提高了高压器件器件的可靠性。

技术特征：

1.一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤一中的所述叠层自下而上依次至少由多晶硅、氮化硅和peox层堆叠而成。

3.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤二中的所述sicn层的厚度为90埃。

4.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤二中沉积所述harp层的方法为化学气相沉积法。

5.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤三中沉积的所述harp层的厚度为150埃。

6.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤五中利用湿法刻蚀工艺去除所述狭槽区以外的所述叠层上的所述harp层。

7.根据权利要求6所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤五中的湿法刻蚀工艺中的刻蚀液为氢氟酸。

8.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤五中的氢氟酸的浓度为300:1或200:1。

9.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤六中重复步骤三至步骤五一至两次。

10.根据权利要求1所述的改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，其特征在于：步骤七中刻蚀去除所述sicn层的方法为干法刻蚀。

技术总结
本发明提供一种改善金属栅高压器件可靠性的工艺方法，半导体结构包括高压器件有源区；形成于高压器件有源区上的栅氧层；形成于栅氧层上相互间隔的叠层；叠层之间的区域为狭槽区；沉积SiCN层覆盖叠层顶部和侧壁，覆盖叠层之间的狭槽底部；沉积HARP层覆盖SiCN层；在叠层以及狭槽区域上的HARP层覆盖光刻胶，依次光刻和刻蚀打开叠层上的HARP层，保留狭槽区内的光刻胶；去除狭槽区以外的所述叠层上的HARP层；重复多次直至狭槽区内被HARP层填充满为止；刻蚀去除叠层上的SiCN层。本发明通过在狭槽区增加HARP层，重复该HARP层的沉积和刻蚀，在狭槽区内区形成HARP保护层，而其他区域不会有HARP残留，在不影响其他器件的前提下，提高了高压器件的可靠性。

技术研发人员：詹曜宇,王奇伟,张志刚
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15