CN106981425A - Mos管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种MOS管的制作方法，该方法包括：在硅衬底上制作第一结构；在P阱区和N阱区的交界处形成第二氧化层；在P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区，P型场区注入区位于第二氧化层的下表面；去掉第一氧化层和氮化硅层。由于本发明首先形成第二氧化层，因此在第二氧化层的热生长时，P型场区注入区和抗穿通注入区还没有形成，由此避免了这两个注入区中的P型离子不会扩散到P阱区中的其他区域，避免了对器件性能的影响。同时，本发明在进行离子注入形成P型场区注入区和防穿通注入区时，第二氧化层的热生长已经完成，因此避免了“吸硼排磷”效应的发生，进而避免P型场区注入区的P型离子进入第二氧化层中降低P型场区注入区的效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造领域，尤其是涉及一种MOS管的制作方法。
背景技术
在半导体芯片制造领域，传统的MOS管制作方法中包括P型场区注入区和防穿通注入区的形成过程，该过程包括以下步骤：
步骤a、通过离子注入工艺在硅衬底1中制作如图1中所示的准N阱区2；
步骤b、通过离子注入工艺在硅衬底中制作如图2中所示的准P阱区3；
步骤c、通过驱入工艺加深阱区的深度，得到如图3中的N阱区2'和P阱区3'；
步骤d、在N阱区2'和P阱区3'上形成第一氧化层4，并在第一氧化层上形成氮化硅层5，得到图4所示的结构；
步骤e、通过光刻工艺刻蚀N阱区和P阱区交界处所对应的氮化硅层，得到图5所示的氮化硅层5'；
步骤f、通过光刻工艺在N阱区2'对应的上表面形成光刻胶层6，得到图6所示的结构；
步骤g、向P阱区内靠近N阱区的位置注入第一深度的P型离子，形成P型场区注入区7；在P阱区内注入第二深度的P型离子，形成防穿通注入区8，其中第二深度大于第一深度；然后将光刻胶层去掉，得到图7所示的结构；
步骤h、利用热生长工艺在N阱区和P阱区交界处形成第二氧化层9，得到如图8所示的结构；
步骤i、将第一氧化层4和氮化硅层5'去除，得到图9所示的结构。
基于图9中的结构，可以根据需要在N阱区内制作P型管，在P阱区内制作N型管等。其中，防穿通注入区的作用是防止在P阱区内制作的N型管的源极和漏极穿通，P型场区注入区位于第二氧化层的下表面；第二氧化层的作用是防止N阱区和P阱区之间的漏电。
从以上步骤中可以看出，传统的MOS管制作方法先注入P型离子形成P型场区注入区和防穿通注入区，然后再形成第二氧化层。在第二氧化层的热生长过程中，P型场区注入区和抗穿通注入区中的P型离子会扩散到P阱区中的其他区域，改变了所制作出的器件参数，从而影响器件的性能。而且，在第二氧化层的热生长过程中，P型场区注入区的P型离子会因为“吸硼排磷”效应而进入第二氧化层中，降低了P型场区注入区的效果。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提出了一种MOS管的制作方法，该方法可以避免因第二氧化层的热生长导致P型场区注入区和抗穿通注入区中的离子会扩散到P阱区中的其他区域，影响器件的性能；同时也能够避免因第二氧化层的热生长导致P型场区注入区的硼离子进入第二氧化层中，降低P型场区注入区的效果。
本发明提供的MOS管的制作方法包括：
在硅衬底上制作第一结构，所述第一结构包括在所述硅衬底上形成的P阱区和N阱区、覆盖所述P阱区上表面和N阱区上表面的第一氧化层及形成于所述第一氧化层之上的氮化硅层，且与所述P阱区和所述N阱区交界处所对应的第一氧化层露出所述氮化硅层；
在所述P阱区和所述N阱区的交界处形成第二氧化层；
在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区，所述P型场区注入区位于所述第二氧化层的下表面；
去掉所述第一氧化层和所述氮化硅层。
可选的，所述在硅衬底上制作第一结构，包括：
在所述硅衬底上形成所述N阱区和所述P阱区；
在所述N阱区的上表面和所述P阱区的上表面形成所述第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成所述氮化硅层。
可选的，所述在所述硅衬底上形成所述N阱区和所述P阱区，包括：
向所述硅衬底中注入N型离子，形成准N阱区；
向所述硅衬底中注入P型离子，形成准P阱区；
通过阱区驱入工艺加深所述准N阱区和所述准P阱区在所述硅衬底中的深度，得到所述N阱区和所述P阱区。
可选的，在形成所述准N阱区时注入的N型离子和在形成所述准P阱区时注入的P型离子的初始能量为40Kev～150Kev。
可选的，所述在所述第一氧化层上形成所述氮化硅层，包括：
在所述第一氧化层上形成覆盖所述第一氧化层的氮化硅层；
通过光刻工艺将所述P阱区和所述N阱区交界处对应的氮化硅成刻蚀掉，得到所述第一结构中的氮化硅层。
可选的，所述在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区之前还包括：
在所述N阱区对应的第一结构上表面形成光刻胶层。
可选的，所述在所述N阱区对应的第一结构上表面形成光刻胶层，包括：
在所述第一结构的上表面涂覆光刻胶层；
去掉所述P阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层，保留所述N阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层。
可选的，所述在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区，包括：
向所述P阱区中一次性注入P型离子，形成相同深度的所述P型场区注入区和所述防穿通注入区，其中：在所述第二氧化层下表面处的注入区为P型场区注入区，在所述P阱区内除所述P型场区注入区之外的其他注入区为防穿通注入区。
可选的，在形成所述P型场区注入区和所述防穿通注入区时向所述P阱区中注入的P型离子的能量为100Kev～300Kev。
可选的，所述去掉所述第一氧化层和所述氮化硅层，包括：
利用磷酸将所述氮化硅层腐蚀掉，利用氢氟酸将所述第一氧化层腐蚀掉。
本发明提供的MOS管的制作方法中，在P阱区和N阱区的交界处形成第二氧化层，然后再进行离子注入形成P型场区注入区和防穿通注入区。由于本发明首先形成第二氧化层，因此在第二氧化层的热生长过程中，P型场区注入区和抗穿通注入区还没有形成，由此避免了这两个注入区中的P型离子不会扩散到P阱区中的其他区域，进而避免影响器件的性能。同时，由于“吸硼排磷”效应发生在第二氧化层的热生长过程中，而本发明在进行离子注入形成P型场区注入区和防穿通注入区的过程中，第二氧化层的热生长已经完成，因此避免或减少了“吸硼排磷”效应的发生，进而避免P型场区注入区的P型离子进入第二氧化层中降低P型场区注入区的效果。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征信息和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了经传统的MOS制作方法中步骤a所得到结构的剖视图；
图2示出了经传统的MOS制作方法中步骤b所得到结构的剖视图；
图3示出了经传统的MOS制作方法中步骤c所得到结构的剖视图；
图4示出了经传统的MOS制作方法中步骤d所得到结构的剖视图；
图5示出了经传统的MOS制作方法中步骤e所得到结构的剖视图；
图6示出了经传统的MOS制作方法中步骤f所得到结构的剖视图；
图7示出了经传统的MOS制作方法中步骤g所得到结构的剖视图；
图8示出了经传统的MOS制作方法中步骤h所得到结构的剖视图；
图9示出了经传统的MOS制作方法中步骤i所得到结构的剖视图；
图10示出了本发明MOS的制作方法一实施例的流程示意图；
图11示出了经本发明MOS的制作方法中步骤S2所得到结构的剖视图；
图12示出了本发明MOS的制作方法中步骤S1的一种流程示意图；
图13示出了本发明MOS的制作方法中形成光刻胶层后的结构剖视图；
图14示出了经本发明MOS的制作方法中步骤S3所得到结构的剖视图；
图15示出了经本发明MOS的制作方法中步骤S4所得到结构的剖视图；
附图标记说明：
1-硅衬底；2-准N阱区；2'-N阱区；3-准P阱区；3'-P阱区；4-第一氧化层；5-覆盖第一氧化层的氮化硅层；5'-光刻后形成的氮化硅层；6-光刻胶层；7-P型场区注入区；8-防穿通注入区；9-第二氧化层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提供一种MOS管的制作方法，如图5、10～15所示，该方法包括：
步骤S1、在硅衬底1上制作第一结构，所述第一结构包括在所述硅衬底1上形成的P阱区3'和N阱区2'、覆盖所述P阱区3'上表面和N阱区2'上表面的第一氧化层4及形成于所述第一氧化层之上的氮化硅层5'，且与所述P阱区和所述N阱区2'交界处所对应的第一氧化层露出所述氮化硅层；其中执行该步骤后得到的结构可参考图5；
步骤S2、在所述P阱区3'和所述N阱区2'的交界处形成第二氧化层9；其中执行该步骤后得到的结构可参考图11；
步骤S3、在所述P阱区3'内形成P型场区注入区7和防穿通注入区8，所述P型场区注入区7位于所述第二氧化层9的下表面；其中执行该步骤后得到的结构可参考图14；
步骤S4、去掉所述第一氧化层4和所述氮化硅层5'，执行该步骤后得到的结构可参考图15。
从以上技术方案可知，本发明与传统的MOS管制作方法的区别在于本发明先在P阱区和N阱区的交界处形成第二氧化层，然后再进行离子注入形成P型场区注入区和防穿通注入区。由于本发明首先形成第二氧化层，因此在第二氧化层的热生长过程中，P型场区注入区和抗穿通注入区还没有形成，由此避免了这两个注入区中的P型离子不会扩散到P阱区中的其他区域，进而避免影响器件的性能。同时，由于“吸硼排磷”效应发生在第二氧化层的热生长过程中，而本发明在进行离子注入形成P型场区注入区和防穿通注入区的过程中，第二氧化层的热生长已经完成，因此避免或减少了“吸硼排磷”效应的发生，进而避免P型场区注入区的P型离子进入第二氧化层中降低P型场区注入区的效果。
在具体实施时，如图1～5、12所示，步骤S1中在硅衬底上制作第一结构的过程可包括：
步骤S11、在所述硅衬1上形成所述N阱区2'和所述P阱区3'；
步骤S12、在所述N阱区2'的上表面和所述P阱区3'的上表面形成所述第一氧化层4；
步骤S13、在所述第一氧化层4上形成所述氮化硅层5'。
进一步地，步骤S11的具体过程可包括：
步骤S111、向所述硅衬底1中注入N型离子，形成准N阱区2；
步骤S112、向所述硅衬底1中注入P型离子，形成准P阱区3；
步骤S113、通过阱区驱入工艺加深所述准N阱区2和所述准P阱区3在所述硅衬底1中的深度，得到所述N阱区2'和所述P阱区3'。
在上述步骤S111中，注入的N型离子的离子类型、剂量可根据实际需要设置。例如，注入的N型离子为磷离子，采用的剂量为1.0E12～1.0E14个/cm2。另外，N型离子的初始能量根据注入的预期深度进行选择，例如40Kev～150Kev。
同样地，在上述步骤S112中，注入的P型离子的离子类型、剂量也可根据实际需要设置。例如，注入的P型离子为硼离子，采用的剂量为1.0E12～1.0E14个/cm2。另外，P型离子的初始能量根据注入的预期深度进行选择，例如40Kev～150Kev。
在上述步骤S113中，利用阱区驱入工艺加深所注入离子的深度，从而达到预期的阱深。在实际操作时的工艺条件可以根据预期的阱深等因素进行设置，例如驱入温度为1000～1200℃，时间为50～500min。
在具体实施时，步骤S12中形成第一氧化层时的工艺条件可以根据需要进行设置，例如采用900～1200℃的生长温度，达到厚度为0.05～0.50um的第一氧化层。
在具体实施时，步骤S13的具体过程包括：
步骤S131、在所述第一氧化层上形成覆盖所述第一氧化层的氮化硅层；
步骤S132、通过光刻工艺将所述P阱区和所述N阱区交界处对应的氮化硅成刻蚀掉，得到所述第一结构中的氮化硅层。
在上述步骤S131中，形成覆盖第一氧化层的氮化硅的工艺条件可以根据需要设置，例如采用600～900℃的生长温度，达到厚度为0.10～0.50的氮化硅层。
通过上述步骤S132将P阱区和N阱区交界处对应的氮化硅层刻蚀掉，便于后续第二氧化层的形成。同时，由于光刻工艺是一种非常成熟的工艺，因此通过光刻工艺可以得到预期的氮化硅图案。
在具体实施时，步骤S2中形成第二氧化层的工艺条件可以根据需要设置，例如采用900～1200℃的生长温度形成厚度为0.1～2.0um。
在具体实施时，如图13所示，在步骤S3之前还可包括：在所述N阱区2'对应的第一结构上表面形成光刻胶层6。
这样做的好处是，便于后续的P型离子注入形成P型场区注入区和所述防穿通注入区。通过在N阱区对应的第一结构表面设置光刻胶层，使P型离子进入P阱区内。
进一步地，光刻胶层的形成过程可以包括：
在所述第一结构的上表面涂覆光刻胶层；
去掉所述P阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层，保留所述N阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层。
在具体实施时，如图14所示，步骤S3的具体过程可以包括：
向所述P阱区3'中一次性注入P型离子，形成相同深度的所述P型场区注入区7和所述防穿通注入区8，其中：在所述第二氧化层9下表面处的注入区为P型场区注入区7，在所述P阱区3'内除所述P型场区注入区7之外的其他注入区为防穿通注入区8。
在传统的MOS管制作方法中，由于先形成P型场区注入区和防穿通注入区，而后在形成第二氧化层时，之前形成的P型场区注入区会下沉至与防穿通注入区几乎相同的深度，所以需要开始形成的P型场区注入区的深度相对于防穿通注入区的深度要浅。由于两个注入区的深度不同，所以需要分两次注入。而本发明中，由于在形成P型场区注入区和防穿通注入区时，第二氧化层已经形成，因此可以将P型场区注入区和防穿通注入区形成于同一深度。由于深度相同，因此可以采用一次注入形成，具有简化工艺流程、快速形成P型场区注入区和防穿通注入区的优点。
由于P型场区注入区和防穿通注入区的注入深度相同，因此采用相同初始能量的P型离子，具体的能量大小根据需要注入的深度决定，例如100Kev～300Kev。另外，在实际应用时，注入的P型离子可以但不限于采用硼离子，剂量可以但不限于1.0E11～1.0E13个/cm2。
在具体实施时，步骤S4中可以采用磷酸将氮化硅层腐蚀掉，采用氢氟酸将第一氧化层腐蚀掉。其中，采用热的磷酸腐蚀效果更佳，具体温度可以根据需要设定，本发明不做限定。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种MOS管的制作方法，其特征在于，包括：
在硅衬底上制作第一结构，所述第一结构包括在所述硅衬底上形成的P阱区和N阱区、覆盖所述P阱区上表面和N阱区上表面的第一氧化层及形成于所述第一氧化层之上的氮化硅层，且与所述P阱区和所述N阱区交界处所对应的第一氧化层露出所述氮化硅层；
在所述P阱区和所述N阱区的交界处形成第二氧化层；
在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区，所述P型场区注入区位于所述第二氧化层的下表面；
去掉所述第一氧化层和所述氮化硅层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在硅衬底上制作第一结构，包括：
在所述硅衬底上形成所述N阱区和所述P阱区；
在所述N阱区的上表面和所述P阱区的上表面形成所述第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成所述氮化硅层。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述硅衬底上形成所述N阱区和所述P阱区，包括：
向所述硅衬底中注入N型离子，形成准N阱区；
向所述硅衬底中注入P型离子，形成准P阱区；
通过阱区驱入工艺加深所述准N阱区和所述准P阱区在所述硅衬底中的深度，得到所述N阱区和所述P阱区。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在形成所述准N阱区时注入的N型离子和在形成所述准P阱区时注入的P型离子的初始能量为40Kev～150Kev。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一氧化层上形成所述氮化硅层，包括：
在所述第一氧化层上形成覆盖所述第一氧化层的氮化硅层；
通过光刻工艺将所述P阱区和所述N阱区交界处对应的氮化硅成刻蚀掉，得到所述第一结构中的氮化硅层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区之前还包括：
在所述N阱区对应的第一结构上表面形成光刻胶层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述在所述N阱区对应的第一结构上表面形成光刻胶层，包括：
在所述第一结构的上表面涂覆光刻胶层；
去掉所述P阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层，保留所述N阱区对应的第一结构上表面的光刻胶层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述P阱区内形成P型场区注入区和防穿通注入区，包括：
向所述P阱区中一次性注入P型离子，形成相同深度的所述P型场区注入区和所述防穿通注入区，其中：在所述第二氧化层下表面处的注入区为P型场区注入区，在所述P阱区内除所述P型场区注入区之外的其他注入区为防穿通注入区。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在形成所述P型场区注入区和所述防穿通注入区时向所述P阱区中注入的P型离子的能量为100Kev～300Kev。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去掉所述第一氧化层和所述氮化硅层，包括：
利用磷酸将所述氮化硅层腐蚀掉，利用氢氟酸将所述第一氧化层腐蚀掉。
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| US5328860A (en) * | 1991-05-09 | 1994-07-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| CN1133494A (zh) * | 1994-12-07 | 1996-10-16 | 株式会社日立制作所 | 半导体集成电路器件及其制造工艺 |
| CN1186335A (zh) * | 1996-12-26 | 1998-07-01 | Lg半导体株式会社 | 制造半导体器件的方法 |
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Patent Citations (3)
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