CN103137540B - Rfldmos的厚隔离介质层结构的制造方法 - Google Patents

Rfldmos的厚隔离介质层结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，包括：在P型硅衬底上生长P型外延；在P型外延上生长ONO叠层；光刻和干刻打开场氧形成处的ONO叠层；光刻和干刻，间隔地打开ONO叠层，刻蚀深沟槽，干刻去除ONO叠层中顶部的氧化硅层，相邻深沟槽之间为侧壁，侧壁宽度为场氧厚度的0.5～0.7，深沟槽的宽度等于侧壁的宽度加0.5～2.0μm；对硅片进行场氧化，完全消耗侧壁；淀积非掺杂的多晶硅，回刻多晶硅，使深沟槽中多晶硅低于硅基板；进行二次热氧化，在多晶硅上方形成多晶硅再氧化层；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，形成的场氧和厚隔离在整个晶片表面形貌平整，降低了后续工艺中的缺陷，流程简单易行，最小化工艺成本。

Description

RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法
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的厚隔离介质层结构的制造方法。
背景技术
在击穿电压大于50V的RFLDMOS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的厚隔离介质层结构的制造方法，流程简单易行，最小化工艺成本，可以在较低的场氧厚度下得到较高厚度的总介质，降低金属连线对硅基衬底的射频干扰。
为解决上述技术问题，本发明提供的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，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型外延上生长一层氧化硅热氧层，在氧化硅热氧层上淀积氮化硅层，在氮化硅层上再淀积氧化硅层，所述氧化硅热氧层、氮化硅层和氧化硅层的厚度依次增加，形成ONO叠层；对ONO叠层进行光刻和干刻，打开场氧形成处的ONO叠层；
第3步，进行光刻和干刻，间隔地打开ONO叠层，并在打开区域刻蚀深沟槽，干刻去除ONO叠层中顶部的氧化硅层；相邻深沟槽之间为侧壁，所述侧壁的宽度为常规场氧厚度的0.5～0.7，深沟槽的宽度等于侧壁的宽度加0.5～2.0μm；
第4步，对整个硅片进行场氧化形成常规场氧，并完全消耗侧壁，深沟槽的宽度在0.5μm以上；
第5步，淀积非掺杂的多晶硅，回刻去除氮化硅层上方及氮化硅层之间的多晶硅，并使深沟槽中多晶硅的高度低于非场氧区硅基板的高度，多晶硅与非场氧区硅基板之间的高度差为800～2000埃；
第6步，进行二次热氧化，在多晶硅上方形成多晶硅再氧化层，所述多晶硅再氧化层与常规场氧齐平；
第7步，去除氮化硅层和氧化硅热氧层。
进一步地，第1步中，所述P型硅衬底为重掺杂，掺杂浓度在1020cm-3以上。
进一步地，第1步中，所述P型外延为低掺杂，掺杂浓度为1014～1016cm-3；P型外延的厚度与器件的击穿电压之间的关系为P型外延厚度每增加1μm，击穿电压提高10～12伏。
进一步地，第2步中，所述氧化硅热氧层的厚度为200～500埃，氮化硅层的厚度为1200～2500埃，氧化硅层的厚度为3000～8000埃。
进一步地，第2步中，干刻ONO叠层可以形成场氧的硅凹进，凹进深度是常规场氧厚度的0.3～0.4倍。
进一步地，第3步中，深沟槽底部刻蚀至P型硅衬底内。
进一步地，第5步中淀积的多晶硅厚度是第4步中深沟槽宽度的1.2倍以上。
进一步地，第6步中，所述多晶硅再氧化层的厚度为2000～5000埃。
本发明的有益效果在于，由于采用了深沟槽、多晶硅回刻和再氧化工艺，隔离结构的厚度大大提高，这样形成的场氧和厚隔离，在整个晶片表面形貌平整，可以降低后续工艺中的缺陷，并且流程简单易行，可最小化工艺成本，可应用于需要厚介质作为有源区之间隔离的工艺流程中。
附图说明
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：
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是本发明中厚隔离介质层结构制造过程的器件截面示意图。
具体实施方式
本发明RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，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型外延2的厚度决定于器件的击穿电压要求，通常P型外延2的厚度每增加1μm，击穿电压相应提高10～12伏，P型外延2的掺杂浓度在1014～1016cm-3；
第2步，在P型外延2上生长一层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，在氮化硅层4上再淀积3000～8000埃的氧化硅层5，所述氧化硅热氧层3、氮化硅层4和氧化硅层5形成ONO叠层；
第3步，对ONO叠层进行光刻和干刻，可以只打开场氧形成处的ONO叠层，也可以凹进硅基板中以补偿场氧化后体积的增加，凹进深度是常规场氧厚度的0.3～0.4倍，如图2所示；
第4步，进行光刻和干刻，间隔地打开ONO叠层，光阻去除后在打开区域刻蚀深沟槽7，深沟槽7的底部可以刻蚀到P型外延2内，也可以一直刻蚀到P型硅衬底1内，如图3所示；刻蚀的相邻深沟槽7之间为侧壁8，所述侧壁8的宽度为常规场氧厚度的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的宽度加0.5～2.0μm，如图3所示；
第5步，干刻去除ONO叠层中顶部的氧化硅层5，如图4所示；
第6步，清洗整个硅基板，进行场氧化形成常规场氧9，并完全消耗掉侧壁8，而深沟槽7的宽度在0.5μm以上，如图5所示；
第7步，淀积非掺杂的多晶硅10，多晶硅10的厚度是场氧化后深沟槽7宽度的1.2倍以上，如图6所示；
第8步，回刻去除氮化硅层5上方及氮化硅层5之间的多晶硅，并使深沟槽7中多晶硅10的高度低于非场氧区硅基板的高度，多晶硅10与非场氧区硅基板之间的高度差为800～2000埃，优选的是1000埃，如图7所示；
第9步，进行二次热氧化，在多晶硅10上方形成与常规场氧9齐平的多晶硅再氧化层11，多晶硅再氧化层11的厚度为2000～5000埃，优选的是3000埃，如图8所示；
第10步，去除氮化硅层4和氧化硅热氧层3，厚场氧和填充介质的隔离结构就形成了，同时也在不需要厚隔离的区域形成了常规场氧区，如图9所示。
由于本发明采用了深沟槽、多晶硅回刻和再氧化工艺，隔离结构的厚度大大提高，形成的场氧和厚隔离在整个晶片表面形貌平整，利于降低后续工艺中的缺陷，可用作高工作电压、高速、高输出功率、高增益电路中的功率放大器件的漏端厚隔离区。
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的厚隔离介质层结构的制造方法，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)上生长一层氧化硅热氧层(3)，在氧化硅热氧层(3)上淀积氮化硅层(4)，在氮化硅层(4)上再淀积氧化硅层(5)，所述氧化硅热氧层(3)、氮化硅层(4)和氧化硅层(5)的厚度依次增加，形成ONO叠层；对ONO叠层进行光刻和干刻，打开场氧形成处的ONO叠层；
第3步，进行光刻和干刻，间隔地打开ONO叠层，并在打开区域刻蚀深沟槽(7)，干刻去除ONO叠层中顶部的氧化硅层(5)；相邻深沟槽(7)之间为侧壁(8)，所述侧壁(8)的宽度为常规场氧厚度的0.5～0.7，深沟槽(7)的宽度等于侧壁(8)的宽度加0.5～2.0μm；
第4步，对整个硅片进行场氧化形成常规场氧(9)，并完全消耗侧壁(8)，深沟槽(7)的宽度在0.5μm以上；
第5步，淀积非掺杂的多晶硅(10)，回刻去除氮化硅层(5)上方及氮化硅层(5)之间的多晶硅，并使深沟槽(7)中多晶硅的高度低于非场氧区硅基板的高度，多晶硅(10)与非场氧区硅基板之间的高度差为800～2000埃；
第6步，进行二次热氧化，在多晶硅(10)上方形成多晶硅再氧化层(11)，所述多晶硅再氧化层(11)与常规场氧(9)齐平；
第7步，去除氮化硅层(4)和氧化硅热氧层(3)。
2.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第1步中，所述P型硅衬底(1)为重掺杂，掺杂浓度在1020cm-3以上。
3.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，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的厚隔离介质层结构的制造方法，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的厚隔离介质层结构的制造方法，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1200～2500埃，氧化硅层(5)的厚度为3000～8000埃。
6.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第2步中，干刻ONO叠层形成场氧的硅凹进(6)，凹进深度是常规场氧厚度的0.3～0.4倍。
7.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第3步中，刻蚀的深沟槽(7)底部位于P型外延(2)中。
8.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第3步中，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的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第5步中淀积的多晶硅(10)厚度是第4步中深沟槽(7)宽度的1.2倍以上。
10.根据权利要求1所述的RFLDMOS的厚隔离介质层结构的制造方法，其特征在于，第6步中，所述多晶硅再氧化层(11)的厚度为2000～5000埃。
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