公开/公告号CN102104023A
专利类型发明专利
公开/公告日2011-06-22
原文格式PDF
申请/专利权人 上海华虹NEC电子有限公司;
申请/专利号CN200910201967.5
申请日2009-12-18
分类号H01L21/8238(20060101);H01L21/265(20060101);H01L21/28(20060101);
代理机构31211 上海浦一知识产权代理有限公司;
代理人王函
地址 201206 上海市浦东新区川桥路1188号
入库时间 2023-12-18 02:30:29
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-02-05
专利权的转移 IPC(主分类):H01L21/8238 变更前: 变更后: 登记生效日:20140107 申请日:20091218
专利申请权、专利权的转移
2013-09-11
授权
授权
2011-08-03
实质审查的生效 IPC(主分类):H01L21/8238 申请日:20091218
实质审查的生效
2011-06-22
公开
公开
技术领域
本发明属于半导体集成电路制造领域,尤其涉及一种BCD工艺中的自对准高压CMOS制造工艺方法。
背景技术
BCD工艺把双极器件和CMOS(互补金属氧化物半导体)器件、DMOS(双扩散金属氧化物半导体)器件同时制作在同一芯片上。它综合了双极器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的优点,使其互相取长补短,发挥各自的优点。
现在,BCD工艺发展的一个显著特征是采用模块化的开发方法,可以开发出多种不同类型的IC(集成电路),在性能、功能和成本上达到最佳折中,从而方便地实现产品的多样化,快速满足持续增长的市场需求。当前BCD工艺提供BJT(双极结型晶体管),DMOS,及CMOS器件,其中CMOS主要是低压应用,但越来越多的市场需求尺寸小且耐压较高的CMOS器件。
近年来,DMOS工艺采用自对准工艺形成沟道,这项技术是利用BODY自对准大角度精准注入到源区,BODY注入与源端注入形成精确的沟道区域。而传统CMOS沟道区域仍是采用光刻套准和沟道区阱推进方法,这样得到的沟道长度和宽度都受到工艺影响很大,从而导致其波动较大。光刻的套准精度、高温炉管的温度及时间的稳定性大大影响CMOS器件的性能稳定性;同时,客户对高压CMOS方面的需求很大,要求提供可以耐瞬间的高压CMOS器件,而BCD工艺中提供的CMOS耐压较低,远不能满足客户的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种BCD工艺中的自对准高压CMOS制造工艺方法,采用该方法制造的高压CMOS器件可以满足对可以耐瞬间的高压CMOS器件的需求,提高BCD工艺的竞争力。
为解决上述技术问题,本发明提供一种BCD工艺中的自对准高压CMOS制造工艺方法,包括如下步骤:
第一步,在硅衬底上定义掩埋层区域,并进行注入形成掩埋层;
第二步,在掩埋层上生长外延层;
第三步,在外延层上形成深槽隔离;
第四步,定义低压P型阱区域,并做注入,形成低压P型阱;
第五步,生长栅氧化层,再淀积多晶硅层;
第六步,通过BODY的光罩用光刻胶定义出需要BODY注入的地方,形成BODY区,通过干法刻蚀去除掉定义区域的多晶硅,再用自对准大角度的注入进行BODY区注入;
第七步,定义栅极区域,形成多晶硅栅极;
第八步,在BODY区进行N+注入,形成N+阱,在多晶硅栅极侧壁形成侧壁氧化膜;
第九步,后续工艺包括常规的金属钝化、合金工艺。
和现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本发明提出SAC HVCMOS(自对准高压CMOS)沟道的形成的器件,其实现工艺简单与BCD工艺兼容,在提高耐压的同时并不增加光刻版,由于是利用源和漏区域的BODY自对准大角度精准注入形成沟道区域,所形成的HVCMOS性能非常稳定;在漏区由于增加了BODY注入,与传统的CMOS漏端相比,形成浓度梯度,类似于在漏端增加了一个漂移区,漂移区的杂质浓度比较低,因此,当HVCMOS接高压时,漂移区展宽能够承受更高的电压。相当于在BCD原有工艺不变的基础上满足客户对高压CMOS器件的需求。
附图说明
图1是本发明SAC HVNMOS(自对准高压NMOS)的结构示意图;
图2是传统NMOS的结构示意图;
图3是本发明的工艺流程示意图。
其中,1为P型硅衬底,2为N型掩埋层,3为P型外延层,4为深槽隔离,5为倒置阱(低压P型阱),6为栅氧化层,7A为多晶硅层,7为多晶硅栅极,8为NBODY区域,9为光刻胶,10为侧壁氧化膜,11为N+阱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出自对准高压CMOS沟道的形成的器件,其实现工艺简单且与BCD工艺兼容,在提高耐压的同时并不增加光刻版,下面以NMOS为例说明,如图1所示,由于SAC HVNMOS是利用源和漏区域的BODY自对准大角度精准注入形成沟道区域,所形成的HVNMOS性能非常稳定;漏区由于增加了NBODY大角度注入,与传统的NMOS漏端(见图2)相比,形成浓度梯度,类似于在漏端增加了一个漂移区,漂移区的杂质浓度比较低,因此,当HVNMOS接高压时,漂移区展宽能够承受更高的电压。
下面以NMOS为例,具体说明SAC NMOS工艺,包括如下步骤:
(1)采用晶向为[100]的P型硅衬底1,见图3A;
(2)定义N型掩埋层区域,采用光刻胶9定义N型掩埋层区域,并进行N型掩埋层区域注入(采用锑注入),见图3B;
(3)进行900度左右的炉管推进,形成N型掩埋层2,见图3C;
(4)去除表面的氧化层,然后在N型掩埋层2上生长4~5微米厚度的P型外延层3,见图3D;
(5)在P型外延层3上形成深槽隔离4(深槽隔离4的深度大约占P型外延层3厚度的1/10),即做STI(浅槽隔离)区域,见图3E;
(6)定义LVPW(低压P型阱)区域,采用光刻胶9定义LVPW区域,见图3F;
(7)进行四次硼注入,第一次硼注入能量为250KEV-350KEV,第二次硼注入能量为80KEV-150KEV,第三次硼注入能量为50KEV-80KEV,第四次硼注入能量为20KEV-50KEV,能量由高到低的多次硼注入形成倒置阱5,见图3G;
(8)生长115埃~135埃的栅氧化层6,见图3H;
(9)淀积多晶硅层7A,见图3I;
(10)在栅多晶硅淀积后,通过BODY的光罩用光刻胶9定义出需要BODY注入的地方,通过干法刻蚀去除掉定义区域的多晶硅,再用自对准大角度的注入进行BODY区注入,见图3J。其中,BODY注入角度及注入剂量均可与BCD工艺相兼容,BODY注入角度在30度到45度斜角注入,并且需要四个方向旋转注入,而注入剂量大概在1E13到5E13之间。
(11)去除光刻胶9,形成NBODY区域8,见图3K。
(12)用光刻胶9定义出栅极区域,然后通过干法刻蚀去除掉定义区域的多晶硅,见图3L。
(13)去除光刻胶9,形成多晶硅栅极7,见图3M;
(14)在NBODY区域8进行N+注入,形成N+阱11,在多晶硅栅极7侧壁形成侧壁氧化膜10,见图3N。
后续的工艺就是正常的后道工艺流程,包括常规的金属钝化、合金等工艺。本发明的关键步骤是上述步骤(10),这样利用BODY自对准大角度精准注入形成沟道区域(见图1),所形成的LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体)性能非常稳定,BV(击穿电压)以及Rdson(导通电阻)更佳。
机译: 在CMOS流程上同时对N-poly和P-poly进行自对准硅化物(FUSI)的工艺方法
机译: 形成自对准NPN发射极和基极的biCMOS工艺方法及MOSFET的源极/漏极
机译: 具有自对准保护环的局部氧化高压CMOS及其制造工艺