CN103035514A - Rfldmos中形成厚氧化硅隔离层的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，在P型硅衬底上生长P型外延，并在其上生长ON叠层，光刻和干刻ON叠层形成场氧开口，在硅层中刻蚀形成凹进；淀积氧化硅层并进行光刻和干刻，间隔打开氧化硅层并刻蚀深沟槽；相邻深沟槽之间的侧壁厚度为常规场氧厚度的0.5～0.7，深沟槽宽度等于侧壁厚度加0.2～1.0μm；刻蚀去除氧化硅层；对硅片进行场氧化并消耗侧壁；淀积氧化硅并填充深沟槽，氧化硅高于氮化硅层；打开有氮化硅层的区域，化学机械平坦化去除氮化硅层上的氧化硅，平坦化其余位置的氧化硅；去除氮化硅层和氧化硅热氧层。本发明隔离结构的厚度大大提高，整个晶片表面形貌平整，降低了后续工艺的缺陷，流程简单易行，最小化工艺成本。

Description

RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法。
背景技术
在击穿电压大于50V的RFLDMOS（射频横向扩散金属-氧化物-半导体）中，要求漏端金属连线和硅衬底之间有足够的距离，以满足降低由金属连线上的射频信号引起的电磁波对硅基板产生感应电流的要求。目前有两种方法，一种是用长时间的高温热氧化形成超厚的场氧，如图1a所示，超厚场氧的厚度在5微米以上，这个方法的缺点是工艺时间长，费用高；另一种是采用多层金属，这样总的金属层间介质厚度也随之增加，如图1b所示，这样漏端金属连线用顶层金属，与硅衬底之间可得到很大的距离，其缺点是工艺费用比第一种更高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，可以简化工艺流程，降低工艺成本，保证漏端金属连线与硅衬底之间有足够距离。
为解决上述技术问题，本发明提供的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在P型硅衬底上生长P型外延；
第2步，在P型外延上生长一氧化硅热氧层，在氧化硅热氧层上淀积一氮化硅层，所述氧化硅热氧层和氮化硅层形成ON叠层，且氮化硅层的厚度大于氧化硅热氧层的厚度；对ON叠层进行光刻和干刻，形成场氧开口，并向内刻蚀在P型外延中形成凹进区，所述场氧开口包括厚氧化硅隔离层形成处的场氧开口和常规场氧区形成处的场氧开口；
第3步，整体淀积一氧化硅层，所述氧化硅层的厚度大于氮化硅层的厚度，并与ON叠层形成ONO叠层；进行光刻和干刻，间隔地打开厚氧化硅隔离层形成处的氧化硅层，并在打开区域刻蚀深沟槽；所述相邻的深沟槽之间为侧壁，所述侧壁的厚度为常规场氧厚度的0.5～0.7倍，深沟槽的宽度等于侧壁的厚度加0.2～1.0μm；
第4步，刻蚀去除位于ONO叠层顶层的氧化硅层；
第5步，对硅片进行场氧化，使侧壁完全被消耗，深沟槽的宽度留有0.2～0.8μm；
第6步，整体淀积氧化硅，并在深沟槽内完全填充氧化硅，所述氧化硅在深沟槽所在区域高于氮化硅层的表面；
第7步，光刻打开有氮化硅层的区域，将氮化硅层上的氧化硅刻蚀至0～5000埃；利用化学机械平坦化去除氮化硅层上的氧化硅，并将其余位置的氧化硅平坦化；
第8步，去除氮化硅层和氮化硅层下方的氧化硅热氧层。
本发明的有益效果在于，由于采用了场氧区的凹进、带薄侧壁的深沟槽和场氧化、氧化硅回填、有源区上氧化硅回刻和表面化学机械平坦化工艺，隔离结构的氧化硅隔离层厚度大大提高，并且实现工艺简单，成本降低，完成后的整个硅片表面平坦，为后续工艺中缺陷的降低提供了保证，适用于需要厚介质作为有源区间隔离的工艺流程中。
附图说明
图1a是现有技术中采用超厚场氧增加距离的示意图；
图1b是现有技术中采用多层金属的层间厚介质增加间距的示意图；
图2-图9是本发明中厚氧化硅隔离层制造过程的器件截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在重掺杂的P型硅衬底1上生长低掺杂的P型外延2；所述P型硅衬底1的掺杂浓度为在1020cm-3以上，P型外延2的掺杂浓度在1014～1016cm-3，P型外延2的厚度决定于器件的击穿电压要求，通常击穿电压每提高10～12伏，P型外延2的厚度增加1μm；
第2步，在P型外延2上生长200～500埃的氧化硅热氧层3，在氧化硅热氧层3上淀积1200～2500埃的氮化硅层4，氧化硅热氧层3和氮化硅层4形成ON叠层；对ON叠层进行光刻和干刻，形成场氧开口，并向内刻蚀在P型外延2中形成2000～8000埃的凹进区6，所述场氧开口包括厚氧化硅隔离层形成处的场氧开口和常规场氧区形成处的场氧开口，如图2所示；在P型外延中刻蚀凹进以补偿场氧化后体积的增加；
第3步，整体淀积一氧化硅层5，所述氧化硅层5的厚度为3000～9000埃，并与氮化硅层4和氧化硅热氧层3形成ONO叠层，如图3所示；
第4步，进行光刻和干刻，间隔地打开厚氧化硅隔离层形成处的氧化硅层5，并在打开区域刻蚀深沟槽7至P型硅衬底1中，如图4所示；所述相邻的深沟槽7之间为侧壁8，所述侧壁8的厚度为常规场氧厚度（4000～20000埃）的0.5～0.7倍，这样可以保证侧壁8在后续的场氧化过程中被完全消耗掉，深沟槽7的宽度等于侧壁8的厚度加0.2～1.0μm；
第5步，湿法刻蚀去除位于ONO叠层顶层的氧化硅层5，如图5所示；
第6步，对硅片进行场氧化，使侧壁8完全被消耗，深沟槽7的宽度留有0.2～0.8μm，如图6所示；
第7步，整体淀积氧化硅10，并在深沟槽7内完全填充氧化硅10，氧化硅10在深沟槽7所在区域高于氮化硅层4的表面，并且氮化硅层4上的氧化硅高于深沟槽7中的氧化硅，如图7所示；
第8步，光刻打开有氮化硅层4的区域，将氮化硅层4上的氧化硅10刻蚀至0～5000埃；利用化学机械平坦化去除氮化硅层4上的氧化硅10，并将其余位置的氧化硅10平坦化使其与氮化硅层4高度一致，如图8所示；
第9步，去除氮化硅层4和氮化硅层4下方的氧化硅热氧层3，同时去除高于硅片表面的氧化硅10，这样形成的硅片表面平整，并在需要的区域形成厚氧化硅隔离层，同时也在不需要厚隔离的区域形成了常规场氧区9，如图9所示。
由于本发明采用了场氧区的凹进，带薄侧壁的深沟槽、场氧化，氧化硅回填，有源区上氧化硅回刻和表面化学机械平坦化工艺，隔离结构的氧化层厚度大大提高，整个制作工艺简单可行，形成的场氧和厚隔离在整个晶片表面平整，利于降低后续工艺中的缺陷，可用于高工作电压、高速、高输出功率、高增益电路中的功率放大器件的有源区隔离。
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，本领域的技术人员可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步，在P型硅衬底（1）上生长P型外延（2）；
第2步，在P型外延（2）上生长一氧化硅热氧层（3），在氧化硅热氧层（3）上淀积一氮化硅层（4），所述氧化硅热氧层（3）和氮化硅层（4）形成ON叠层，且氮化硅层（4）的厚度大于氧化硅热氧层（3）的厚度；对ON叠层进行光刻和干刻，形成场氧开口，并向内刻蚀在P型外延（2）中形成凹进区（6），所述场氧开口包括厚氧化硅隔离层形成处的场氧开口和常规场氧区形成处的场氧开口；
第3步，整体淀积一氧化硅层（5），所述氧化硅层（5）的厚度大于氮化硅层（4）的厚度，并与ON叠层形成ONO叠层；进行光刻和干刻，间隔地打开厚氧化硅隔离层形成处的氧化硅层（5），并在打开区域刻蚀深沟槽（7）；所述相邻的深沟槽（7）之间为侧壁（8），所述侧壁（8）的厚度为常规场氧厚度的0.5～0.7倍，深沟槽（7）的宽度等于侧壁（8）的厚度加0.2～1.0μm；
第4步，刻蚀去除位于ONO叠层顶层的氧化硅层（5）；
第5步，对硅片进行场氧化，使侧壁（8）完全被消耗，深沟槽（7）的宽度留有0.2～0.8μm；
第6步，整体淀积氧化硅（10），并在深沟槽（7）内完全填充氧化硅（10），所述氧化硅（10）在深沟槽（7）所在区域高于氮化硅层（4）的表面；
第7步，光刻打开有氮化硅层（4）的区域，将氮化硅层（4）上的氧化硅（10）刻蚀至0～5000埃；利用化学机械平坦化去除氮化硅层（4）上的氧化硅（10），并将其余位置的氧化硅（10）平坦化；
第8步，去除氮化硅层（4）和氮化硅层（4）下方的氧化硅热氧层（3）。
2.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第1步中，所述P型硅衬底（1）为重掺杂，掺杂浓度为1020cm-3以上。
3.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第1步中，所述P型外延（2）为低掺杂，掺杂浓度为1014～1016cm-3。
4.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第1步中，所述P型外延（2）的厚度与器件的击穿电压之间的关系为，P型外延（2）厚度每增加1μm，击穿电压提高10～12伏。
5.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第2步中，所述氧化硅热氧层（3）的厚度为200～500埃，氮化硅层（4）的厚度为1000～2500埃。
6.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第2步中，所述凹进区（6）的凹进深度为2000～8000埃。
7.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第3步中，所述氧化硅层（5）的厚度为3000～9000埃。
8.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第3步中，所述深沟槽（7）底部刻蚀至P型硅衬底（1）内。
9.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第3步中，所述常规场氧厚度为4000～20000埃。
10.根据权利要求1所述的RFLDMOS中形成厚氧化硅隔离层的制造方法，其特征在于，第4步中，所述氧化硅层（5）通过湿法刻蚀去除。
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