一种沟槽肖特基器件及其制作方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种沟槽肖特基器件及其制作方法。


背景技术：

2.沟槽肖特基器件的制备工艺已相对完善，目前，常见的制备工艺一般为在生长场板氧化层后进行多晶填充，然后将多晶平坦化后进行介质层沉积，并利用干法刻蚀工艺刻蚀出的接触孔，之后采用常规工艺完成沟槽肖特基器件的制备。
3.然而，干法刻蚀接触孔时，由于光刻精度要求高，因此需要精密的设备，导致设备和生产成本非常高。此外，采用干法刻蚀设备进行接触孔的刻蚀，也难以保证刻蚀均匀性。
4.综上，现有技术中存在接触孔刻蚀时成本高，均匀性难以保证的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种沟槽肖特基器件及其制作方法，以解决现有技术中存在的接触孔刻蚀时成本高，均匀性难以保证的问题。
6.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
7.一方面，本技术实施例提供了一种沟槽肖特基器件制作方法，所述沟槽肖特基器件制作方法包括：
8.提供一外延片，其中，所述外延片包括沟槽；
9.基于所述沟槽的侧壁与所述外延片的台面生长多层场板结构；其中，所述多层场板结构中包括刻蚀停止层；
10.基于所述多层场板结构的表面沉积多晶硅与介质层；
11.对所述介质层进行刻蚀，直至刻蚀至所述刻蚀停止层，以形成接触孔；
12.去除所述接触孔中位于所述外延片台面的场板结构；
13.沿所述接触孔的表面沉积势垒金属与正面金属。
14.可选地，基于所述沟槽的侧壁与所述外延片的台面生长多层场板结构的步骤包括：
15.基于所述沟槽的侧壁与所述外延片的台面生长缓冲氧化层；
16.基于所述缓冲氧化层的表面生长刻蚀停止层；
17.基于所述刻蚀停止层的表面生长场板氧化层。
18.可选地，所述基于所述缓冲氧化层的表面生长刻蚀停止层的步骤包括：
19.基于所述缓冲氧化层的表面生长比所述场板氧化层薄的刻蚀停止层。
20.可选地，去除所述接触孔中位于所述外延片台面的场板结构的步骤包括：
21.去除所述接触孔中位于所述外延片台面的所述刻蚀停止层；
22.去除所述接触孔中位于所述外延片台面的所述缓冲氧化层。
23.可选地，所述基于所述沟槽的侧壁与所述外延片的台面生长缓冲氧化层的步骤包括：
24.基于所述沟槽的侧壁与所述外延片的台面生长150～500埃的缓冲氧化层。
25.可选地，所述基于所述刻蚀停止层的表面生长场板氧化层的步骤包括：
26.基于所述刻蚀停止层的表面生长500～5000埃的场板氧化层。
27.可选地，对所述介质层进行刻蚀，直至刻蚀至所述刻蚀停止层，以形成接触孔的步骤包括：
28.利用湿法刻蚀工艺对所述介质层进行刻蚀。
29.可选地，对所述介质层进行刻蚀，直至刻蚀至所述刻蚀停止层，以形成接触孔的步骤包括：
30.利用干法刻蚀工艺对所述介质层进行刻蚀。
31.另一方面，本技术实施例还提供了一种沟槽肖特基器件，所述沟槽肖特基器件通过上述的沟槽肖特基器件制作方法制作而成。
32.相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：
33.本技术提供了一种沟槽肖特基器件及其制作方法，首先提供一外延片，其中，外延片包括沟槽，然后基于沟槽的侧壁与外延片的台面生长多层场板结构；其中，多层场板结构中包括刻蚀停止层，再基于多层场板结构的表面沉积多晶硅与介质层，再对介质层进行刻蚀，直至刻蚀至刻蚀停止层，以形成接触孔，然后去除接触孔中位于外延片台面的场板结构，最后沿接触孔的表面沉积势垒金属与正面金属。由于本技术在制作场板结构时，采用多层场板结构，且多层场板结构中包括刻蚀停止层，通过设置该刻蚀停止层，保证了在后续刻蚀接触孔时，不仅可以采用干法刻蚀，还可以采用湿法刻蚀，且无需采用精密仪器，因此成本得以降低。此外，通过设置刻蚀停止层的方式，保证了能够在刻蚀过程中，接触孔的刻蚀停止于刻蚀停止层的位置，进而保证了刻蚀的均匀性。
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
36.图1为现有技术中沟槽刻蚀后的剖面示意图。
37.图2为现有技术中去除掩膜层后的剖面示意图。
38.图3为现有技术中生长场板氧化层后的剖面示意图。
39.图4为现有技术中沉积多晶硅后的剖面示意图。
40.图5为现有技术中多晶硅平坦化后的剖面示意图。
41.图6为现有技术中沉积介质层后的剖面示意图。
42.图7为现有技术中刻蚀接触孔后的剖面示意图。
43.图8为现有技术中沉积势垒金属后的剖面示意图。
44.图9为现有技术中沉积正面金属后的剖面示意图。
45.图10为本技术实施例提供的沟槽肖特基器件制作方法的示例性流程图。
46.图11为本技术实施例提供的图10中s104的子步骤的示例性流程图。
47.图12为本技术实施例提供的多层场板结构的剖面示意图。
48.图13为本技术实施例提供的沉积多晶硅后的剖面示意图。
49.图14为本技术实施例提供的多晶硅平坦化后的剖面示意图。
50.图15为本技术实施例提供的沉积介质层后的剖面示意图。
51.图16为本技术实施例提供的刻蚀接触孔后的剖面示意图。
52.图17为本技术实施例提供的去除刻蚀停止层与缓冲氧化层后的剖面示意图。
53.图18为本技术实施例提供的沉积势垒金属与正面金属后的剖面示意图。
具体实施方式
54.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
55.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
59.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
60.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
61.目前，沟槽肖特基器件的生产工艺已相对成熟，以下结合附图对现有技术中沟槽肖特基器件的生产工艺进行简要说明：
62.首先，请参阅图1，先在外延层上制作掩膜层，然后进行沟槽刻蚀，以在外延层中形成多个位于外延层内的沟槽。然后，请参阅图2，刻蚀出沟槽后，将掩膜层去除。接着，请参阅图3，在外延片的台面以及沟槽的内壁生长场板氧化层，例如生长sio2。之后，请参阅图4，沿沟槽的底部向上沉积一定厚度的多晶硅，其中，为了保证沟槽内完全填充多晶硅，需要保证多晶硅的表面高于外延片的台面。再进行多晶硅平坦化，平坦化后的结构如图5所示，平坦化的目的在于使多晶硅的表面与沟槽表面齐平。如图6所示，接着沿外延层的表面沉积介质层，介质层的厚度可以根据实际需求设置。请参阅图7，在沉积介质层后，需要刻蚀出接触孔，露出部分多晶硅。请参阅图8与图9，之后沿着接触孔的位置依次沉积势垒金属与正面金属。后续利用常规工艺制作成沟槽肖特基器件，例如定义有源区，制作电极等工艺，在此不做赘述。
63.虽然现有的制备工艺已经相对成熟，但是，由于刻蚀接触孔时，光刻精度要求高，需求0.35um及以下需要使用duv(深紫外)加工，因此设备和生产成本非常高。并且，刻蚀后过程中只能使用干法刻蚀设备，同时存在刻蚀均匀性，场板氧化层损失，硅损伤等诸多问题。此外，由于在生长场板氧化层时，场板氧化层的厚度相对较厚，且场板氧化层一般采用氧化硅外延层的方式制作，例如图2与图3所示，在图2中刻蚀出沟槽后，在制作图3所示的场板氧化层结构时，实际为将图2中外延层(材质为硅)的表层氧化，形成sio2，进而形成图3中场板氧化层，因此，现有技术中在制作场板氧化层时，会消耗大量的硅。
64.有鉴于此，本技术提供了一种沟槽肖特基器件制作方法，同时设置多层场板结构的方式，达到降低成本，且提升接触孔刻蚀质量的效果。
65.下面对本技术所述的沟槽肖特基器件制作方法进行示例性说明：
66.作为一种可选的实现方式，请参阅图10，该沟槽肖特基器件制作方法包括：
67.s102，提供一外延片，其中，外延片包括沟槽。
68.s104，基于沟槽的侧壁与外延片的台面生长多层场板结构；其中，多层场板结构中包括刻蚀停止层。
69.s106，基于多层场板结构的表面沉积多晶硅与介质层。
70.s108，对介质层进行刻蚀，直至刻蚀至刻蚀停止层，以形成接触孔。
71.s110，去除接触孔中位于外延片台面的场板结构。
72.s112，沿接触孔的表面沉积势垒金属与正面金属。
73.由于本技术在制作场板结构时，采用多层场板结构，且多层场板结构中包括刻蚀停止层，通过设置该刻蚀停止层，保证了在后续刻蚀接触孔时，不仅可以采用干法刻蚀，还可以采用湿法刻蚀，且无需采用精密仪器，因此成本得以降低。此外，通过设置刻蚀停止层的方式，保证了能够在刻蚀过程中，接触孔的刻蚀停止于刻蚀停止层的位置，进而保证了刻蚀的均匀性。
74.其中，本技术提供的术语“基于a的表面生长b”，指对于a而言，包括两面，分别为正面与背面，且背面朝向衬底，正面朝向衬底的反方向，b与a的正面相连。
75.其中，本技术所述的外延片，实质包括衬底与外延层，在此基础上，s102的步骤包括：
76.s1021，提供一衬底。
77.s1022，基于衬底的表面生长外延层。
78.s1023，基于外延层刻蚀沟槽。
79.其中，本技术并不对衬底与外延层的材料进行限定，例如，衬底可以采用sic衬底、si衬底、蓝宝石衬底等，外延层可以采用同质外延或异质外延，可以选用硅衬底与硅外延层，由于外延生长工艺相对成熟，因此不再对外延生长工艺进行赘述，例如，可以采用气相外延工艺生长外延层。
80.在制作外延层后，可在外延层中刻蚀出沟槽，其中，请结合图1，在外延层中刻蚀沟槽时，可以采用设置掩膜层的方式进行刻蚀，该掩膜层可以为光刻胶，通过在外延层表面涂布光刻胶，并定义图形化结构后，可基于表面的光刻胶刻蚀一定深度的沟槽，例如，可以采用湿法刻蚀的工艺，在外延层中按照的光刻胶的图形刻蚀出沟槽。可以理解地，沟槽的深度可以根据实际需求设置。
81.在刻蚀沟槽后，需要将光刻胶层去除，以形成图2所示的结构。其中，本技术对于沟槽的数量并不做限定，虽然在图2中只示意出2个沟槽，但在实际应用中，沟槽的数量并不做限定，例如，沟槽的数量可以为15个或者20个。
82.刻蚀沟槽后，需要生长场板氧化层，其中，申请采用多层场板结构替代现有技术中单层场板氧化层的结构，作为一种实现方式，请参阅图11，s104包括：
83.s1041，基于沟槽的侧壁与外延片的台面生长缓冲氧化层。
84.s1042，基于缓冲氧化层的表面生长刻蚀停止层。
85.s1043，基于刻蚀停止层的表面生长场板氧化层。
86.其中，请参阅图12，本技术提供的多层场板结构中，包括缓冲氧化层、刻蚀停止层以及场板氧化层，其中，缓冲层用于在刻蚀停止层与外延层之间起缓冲作用，以使刻蚀停止层能够在外延层上高质量的生长。场板氧化层则作为场氧结构，与现有的场氧结构功能相同。
87.由于本技术提供的场板结构中，包括三层结构，因此缓冲氧化层实际只需起到缓冲作用即可，因此，缓冲氧化层的厚度可以制作得相对较薄。例如，在一种实现方式中，可以基于沟槽的侧壁与外延片的台面生长150～500埃的缓冲氧化层。
88.由于外延层一般采用硅材质，而现有技术中场氧一般为利用氧化外延层表层的硅得到二氧化硅得到，因此，需要消耗大量的硅。而本技术中，由于采用多层淀积结构，因此可以设置缓冲氧化层较薄，在制作缓冲氧化层时，消耗的硅较少，沟槽的宽度可以制作相对较大，可以达到0.5um。
89.刻蚀停止层用于在后续刻蚀接触孔时，作为刻蚀停止的基准，进而可以降低成本同时可以不限定于采用干法刻蚀，使得器件均匀性得到保证。
90.而场板氧化层则作为场氧结构，为了保证多层场板结构不会影响器件的性能，因此场板氧化层的厚度相对较厚。作为一种实现方式，刻蚀停止层的厚度小于场板氧化层的厚度。并且，场板氧化层的厚度可以达到500～5000埃。
91.需要说明的是，本技术提供的缓冲氧化层可以为sio2层，刻蚀停止层的材质可以采用sin或aln，场板氧化层可以采用sio2层。
92.在制作多层场板结构后，请参阅图13，可以在沟槽内及外延层的台面沉积多晶硅，
其中，沉积的多晶硅为掺杂多晶硅，且多晶硅的厚度可以为4000～15000埃。
93.请参阅图14，之后可以进行多晶平坦化工艺，即将外延片的台面上的多晶硅去除，仅保留位于沟槽内的多晶硅。其中，本技术对于平坦化的工艺并不做限定，例如可以采用多晶氧化、cmp或者多晶刻蚀实现多晶平坦化。
94.请参阅图15，继续沉积介质层，例如，介质层可以采用氧化层，lpteos，peteos，bpsg，psg等材质，且介质层的厚度可以为2000～10000埃。其中，本技术采用的介质层为sio2层，因此在本技术中，介质层与场板氧化层的材质相同，当需要将介质层去除时，实际可将位于外延片台面的场板氧化层也同时去除。
95.基于此，请参阅图16，可以进行接触孔刻蚀，作为一种实现方式，本技术可以利用湿法刻蚀工艺对介质层进行刻蚀，在刻蚀时，可以同步将场板氧化层刻蚀，并终止于刻蚀停止层。通过设置刻蚀停止层，可以使用湿法刻蚀工艺代替传统的干法刻蚀工艺，降低了成本的同时，可以保证器件表面的均匀性。
96.当然地，作为另一种实现方式，本技术也可以采用干法刻蚀工艺对介质层进行刻蚀。与传统刻蚀工艺相比，由于无需采用精度高的刻蚀仪器，因此同样能够起到降低成本的效果，当然地，由于停止于刻蚀停止层，因此器件表面均匀性也得到保证。
97.在刻蚀接触孔后，继续将刻蚀孔中外延层中位于台面的刻蚀停止层与缓冲氧化层，去除刻蚀停止层与缓冲氧化层后的结构如图17所示，可以理解地，先去除表面裸露的刻蚀停止层，然后在去除裸露的缓冲氧化层。
98.需要说明的是，在去除刻蚀停止层与缓冲氧化层时，只会对裸露于台面的刻蚀停止层与缓冲氧化层进行去除，而位于沟槽内的刻蚀停止层与缓冲氧化层则会保留。同时，由于缓冲氧化层的厚度较薄，因此在使用氧化层腐蚀液去除缓冲氧化层时，可以精确控制过腐蚀量，同时湿法腐蚀不损伤硅外延层。
99.请参阅图18，之后继续沿接触孔的表面沉积势垒金属与正面金属，其中，势垒金属可以淀积ti，ni，nipt，mo，cr，v等金属经过退火后形成肖特基势垒层，正面金属可以通过沉积al或者ti、ni、ag，并刻蚀出图形得到，在此不做限定。
100.之后采用常规工艺制作沟槽肖特基器件，例如定义有源区及制作电极等工艺，在此不做赘述。
101.本技术提供的沟槽肖特基器件制作方法具有以下有效果：
102.1、场板采用多层薄膜场板结构，使得消耗硅较少。
103.2、多层薄膜场板结构可以降低沟槽光刻的精度要求。
104.3、多层薄膜场板结构可以为接触孔刻蚀提供停止层，可在后续干法或湿法刻蚀时，避免场板损伤。
105.4、多层薄膜场板结构的接触孔可以使用湿法作业，降低设备及生产成本。
106.基于上述实现方式，本技术实施例还提供了一种沟槽肖特基器件，该沟槽肖特基器件采用上述的沟槽肖特器件制作方法制作而成。
107.综上所述，本技术提供了一种沟槽肖特基器件及其制作方法，首先提供一外延片，其中，外延片包括沟槽，然后基于沟槽的侧壁与外延片的台面生长多层场板结构；其中，多层场板结构中包括刻蚀停止层，再基于多层场板结构的表面沉积多晶硅与介质层，再对介质层进行刻蚀，直至刻蚀至刻蚀停止层，以形成接触孔，然后去除接触孔中位于外延片台面
的场板结构，最后沿接触孔的表面沉积势垒金属与正面金属。由于本技术在制作场板结构时，采用多层场板结构，且多层场板结构中包括刻蚀停止层，通过设置该刻蚀停止层，保证了在后续刻蚀接触孔时，不仅可以采用干法刻蚀，还可以采用湿法刻蚀，且无需采用精密仪器，因此成本得以降低。此外，通过设置刻蚀停止层的方式，保证了能够在刻蚀过程中，接触孔的刻蚀停止于刻蚀停止层的位置，进而保证了刻蚀的均匀性。
108.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
109.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。