TW546744B - Method for the fabrication of a DMOS transistor - Google Patents

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Description

546744 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明與製造DMOS電晶體的方法有關，尤其是與已經 在半導體組件内和CMOS邏輯整合的DMOS電晶體之製造方 法有關。 在許多現代電子產品的應用中，除了純資料處理以外， 電子產品必須與其週遭環境融合在一起，這種應用包含非 常廣泛的產品範圍‘。有一個可以提及的範例就是氣囊的控 制系統，它一方面要評估來自加速感知氣的測量訊號，而 另一方面在碰撞事故中，還要負責引爆氣囊。進一步的範 例為充電電池的智慧型充電器。 為了成本因素，最好的方式就是將所有不同功能都整合 到一個半導體產品内。不過當製造這種「聰明功率」產品 時，在製造過程上就會加諸許多高級要求。例如，許多種 組件（像是CMOS電晶體、DMOS電晶體、DMOS功率電晶體 以及雙極電晶體）都必須將高封裝密度整合在晶片上。而 .整合方式、應該是個別組件種類要儘可能有理想的組件參數 ，不過在此同時，製作處理應該牽涉到最少的處理步驟數 量，尤其是少量的光罩等級。 一或多個DM〇S功率電晶體以及CMOS邏輯的整合通常牽 涉到兩楂不同閘氧化物/閘聚合復合體的使用。在此方法中 ，可依照特定需求將DMOS電晶體的裝'置參數以及CMOS 電晶體的裝置參數設定成大體上彼此獨立。在此將似圖1 a 至If内DMOS電晶體♦區域内圖解截面圖為基礎，來概略描述 兩閘氧化物/閘聚合複合體整合所牽涉到的典型處理順序。 為了製造DMOS電晶體，將提供半導體基板1，其上已經 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 546744 A7 B7 五、發明説明（2 ) 產生個別電晶體2與閘氧化物3之間的絕緣體。然後沉積一 多晶矽層4，並在此多晶矽層4上沉積一絕緣層5，然後藉由 光微影蝕刻在多晶矽層4以及絕緣層5上製作圖樣，形成 DMOS閘堆疊（圖la)。 然後覆蓋上用第二光微影蝕刻平面製作圖樣的光致抗蝕 劑6，藉由將DMOS電晶體本體8與源極9的摻雜物植入 DMOS電晶體源極區域（圖lb)之幫助，光致抗蝕劑6的圖樣 會形成光罩。 在經過熱處理之後，植入的摻雜物會擴散出來並且形成 DMOS電晶體的本體8與源極9(圖lc)。無結晶源極植入通常 會導致晶體缺陷。在DMOS電晶體的本體8與源極9形成之後 ，除了連接植入以外，DMOS電晶體的製造大體上已經完成 。不過，之後仍舊會接著用於製造CMOS電晶體（未顯示） 的進一步處理步驟，而這些步驟當然會影響大體上完成的 DMOS電晶體。 ， 然後將作用區域蝕刻乾淨。在DMOS電晶體的區域内， 這會造成將DMOS電晶體的源極蝕刻乾淨。在此會將 CMOS電晶體區域内作用區域蝕刻乾淨的步驟當成製作 CMOS電-晶體的閘氧化物之準備，此蝕刻步驟會進行 DMOS閘堆疊下DMOS閘氧化物的蝕刻體10之過度切割（圖 Id)。 ， 然後製造CMOS的閘氧化物，並且在此CMOS閘氧化期間 ，曝露出來的DMO?閘聚合側邊會在DMOS電晶體的區域内 氧化，並且增加過度切割蝕刻體10區域内以及到源極9過度 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 546744 五、發明説明（3 ) 區内的DMOS電晶體之閘氧化物厚度（「鳥缘」）。這具有臨 界電壓無法控制的影響’而大幅增加其散射。之後接著另 一個多晶石夕層11的；；冗積，沉積在CM〇s電晶體的區域内，用 來製造CMOS閘堆疊（圖ie)。 在後續CMOS閘電極的圖樣製作中，已知的間隔裝置12 留在DMOS閘電極的側邊上（圖lf)，並且因為多晶矽突出的 緣故而無法完全去除。這些高度摻雜的多晶矽間隔裝置12 對於DMOS電晶體臨界電壓的散射以及可達成的生產都有不 利的影響。 從先前技藝中可以看出，製作CMOS電晶體會對已經產生 的DMOS電晶體造成許多不利的影響，並且對於DM〇s電晶 體裝置參數是相當不利的影響，甚至有可能使整個積體組 件失效。 因此，本發明的目的就是提供一種可降低或完全避免上 •述問題的DMOS電晶體結構製造方法。 由申請專利範圍早1項内說明的方法可達成此目的，本發 明進一步有利的具體實施例、組態以及領域都附加在附屬 項、說明以及圖式中。 本發明提供一種用於製造DMOS電晶體結構的方法，該 方法包含下列步驟： ， a) 提供具備閘氧化物的半導體基板， ， b) 在該閘氧化物上覆蓋一導電層， c) 對該導電層製作圖樣，大體上只將位於源極區域上的' 導電層部分去除， -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 546744 A7 B7 五、發明説明（4 ) d) 產生本體區域以及源極區域’ e) 供應至少一保護層， f) 在該保護層以及導電層上製作圖樣，如此會產生閘電 極，以及 g) 去除至少該源極區域上的保護層。 本發明具有一項優點，就是透過使用保護層來保護大體 上已經完成的DMOS電晶體結構，避免受到進一步處理步驟 不利的影響。根據本發明，DMOS閘電極並不像先前步驟一 樣用單一光微影步驟來製作圖樣，而是將DMOS閘電極的圖 樣製作分成兩個光微影步驟。在第一個先微影步驟内，大 體上只會開啟DMOS電晶體結構的源極區域。因此，就可使 用仍舊存在的電極層當成後續本體區域製作的光罩。 在製造對於DMOS電晶體結構來說非常重要的本體與源 極之過程部分執行後，在藉由進一步光微影步驟做DMOS閘 _電極最終結構化期間，將供應保護層並且維持在源極區域 上，在進一步處理（例如製造CMOS電晶體或雙極電晶體） 期間保護後者。儘管有DMOS閘電極的圖樣製作分成兩個光 微影等級之事實，彳旦還是可在不增加光微影步驟的情況下 執行依照本發明的方法，這是因為省略了先前技藝内用於 本體植入的光罩。 ’ ， 在此所使用的導電層最好是多晶矽層。更進一步〃保護 層較好电一氧化 <夕層、一氮化^夕層、一氧化碎層所構成。 在此情況下，更好是所使用的氧化矽層是TEOS層。 根據較佳具體實施例，DMOS電晶體與CMOS電晶體整合 本紙張尺;度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 546744 A7 ___ B7_ 五、發明説明（5 ) 在半導體組件内。在此情況下，保護層特別用來保護大體 上已經完成的DMOS電晶體結構，避免受到進一步用來製造 CMOS電晶體的閘氡化物/閘電極處理步驟之不利影響。 因此最好是’在步驟f)與步驟g)之間產生CMOS電晶體的 閘氧化物。更進一步，較好在步驟f)與步驟g)之間產生 CMOS電晶體的閘電極。依照進一步較佳具體實施例，將執 行蝕刻以便去除源極區域上剩餘的CMOS電晶體閘電極。 下面將參考圖式以便更詳細說明本發明，其中： 圖1 a到1 f圖解說明依照本發明的方法， 圖2a到2f圖解說明依照本發明的方法。 圖2a到2f圖解說明依照本發明用來製造DMOS電晶體結構 的方法。為了製造DMOS電晶體結構，將提供半導體基板 1 ’其上已經產生個別電晶體與閘氧化物3之間的絕緣體2。 更進一步，所有用來完整製造DMOS電晶體以及CMOS電晶 •體的井區、掩埋區以及深擴散區都已經產生，然後沉積最 好是多晶矽層4的導電層，並且在多晶矽層4上沉積絕緣層 5。接下來，藉由光微影替多晶矽層4以及絕緣層5製作圖樣 ，如此多晶石夕層4大體上只會在源極區域内開啟（圖2a)。多 晶石夕層4仍舊會覆蓋，其他所有區域，尤其是其中大體上會產 生CMOS電晶體的區域。 , 然後，將執行製造本體區域以及源極區域的摻雜物植入 。已經有_圖樣的多晶矽層4會遮蓋住本體8與源極9的植入。 在過程中，首先將植入本體區域的捧雜物，並且利用熱處 理導入半導體基板1内’然後’將植入源極區域的捧雜物， -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) " -- 546744
並且藉纟帛三熱處王里導入半導體基板w。此具有優於傳統 方法的地方，其在本體擴散之後不需要額外的支出就可執 行源極植入。如此減少晶體缺陷的密度，並有助於源極摻 雜的最佳化。較好是，氧化13會將在第一熱處理開始時產 生的開口多晶矽側邊密封起來（焚化步驟）（圖2b)。 然後，將藉由保護層丨4覆蓋源極區域以及剩餘的多晶矽 區域（圖2c)。在本範例内，保護層〗4包含三個獨立層，也就 是氧化矽層14a、氮化矽層14b以及另一個氧化矽層14c。 這三個層最好都借助於CVD處理來產生，而最好是，藉由 TE〇S處理來產生兩氧化石夕層14a、14c。 然後’運用第二光微影钱刻步驟完成dm〇s閘堆疊的製 作圖樣。在此處理中，也會去除所有其他組件區域内的 導電層4，尤其是在還要產生cM0S電晶體（未顯示）的區 域内。 保護層14可用來當成硬光罩，來進行導電層4的蝕刻。 接下來’將作用區域敍刻乾淨。在C Μ 0 S電晶體閘氧化之 前的碎表面蝕刻清潔期間，將去除上TEOS層。不過，氮化 矽層可避免DMOS閘電極的過度切割蝕刻（發生在先前技藝 處理順序-内的此點上）。因此，當程序進行時，也可有效避 免在閘電極邊緣上形成「鳥喙」。這是根據本發明的方法 進一步比先前技藝方法還要好的地方。 — 然後，-藉由濕式蝕刻去除氮層，結果情況顯示在圖2d内 。在行程CMOS電晶體的閘氧化物以及沉積另一個導電層， 尤其是另一個多晶石夕層之前，TEOS層14a仍舊會覆蓋著 • 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 546744 A7
DMOS源極區域。如此導致進一步* —# 乂 —刀虱化的優點，因此可 貫貝上避免在源極區域的DMOS閘雷托♦ τ 圖2e)。 問電極之下形成「鳥嗓」（ 在導電層的圖樣製作期間（為了形成CM〇s電晶體的間電 極剩餘㈣電層通”留在DM0S閘電極旁邊的源極區 域上。這些位於源極區域内的多晶矽殘留物12會利用剩餘 的保護層14(TE〇S層14a)與源極區域和DM〇s閘電極充分隔 離，並且上面所有物體都不再位於DM〇S閘電極的突出區域 下。 藉由額外的光微影步驟也可毫無困難的將這些多晶石夕殘 留物12去除。然後，將產生DMOS電晶體的連接。為此目的 ’就一般慣例而言，在源極9上會產生一區隔裝置（未顯示） ’並執行連接植入，在間隔裝置的產生期間，將去除源極 9上的氧化矽層14a丨如此可在進一步處理步驟内於導電層 (未顯示）與源極9之間製作接點。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 '案而0讲辦利申請案 中文制請秦希i| ^替換本(92年1月） 申请專利祀圍 . 種製造DM0S電晶體結構之方法，包含下列步驟： a) 提供具備閘氧化物（3)的半導體基板（1), b) 在該閘氧化物上覆蓋一導電層（4)， c) 對孩導電層（4)製作圖樣，大體上只將位於源極區域 (9)上的導電層（4)部分去除， d) 產生本體區域（8)以及源極區域（9)， e) 供應至少一保護層（14)， f) 在該保護層（14)以及導電層（4)上製作圖樣，如此會產 生閘電極，以及 g) 去除至少該源極區域（9)上的保護層（14)。 2.如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於使用一多晶矽 層來作為一導電層（4p 3 ·如申印專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該保護層 (14)包含一氧化矽層（14a)、一氮化矽層（i4b)' 一氧化矽 層（14c) 〇 4.如申叫專利範圍第2項之方法，其特徵在於該保護層 (14)包含一氧化矽層〇4a)、一氮化矽層（i4b)、一氧化矽 層（14c)。 5·如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於使用的氧化矽 層（14a、14c)作為 TE0S 層。 6·如申請專利範圍第2至5項中任一項之方法，其特徵在 於DM0S電晶體會與CM〇s電晶體整合到一半導體組件 内0 7.如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於1)河〇3電 A B c D 546744 六、ΐ請專利範圍 體會與CMOS電晶體整合到一半導體組件内。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其特徵在於在步驟f)與步 騾g)之間產生CMOS電晶體的閘極氧化物。 9 · 如申請專利範圍第7或8項之方法，其特徵在於在步驟f) 與步驟g)之間產生CMOS電晶體的閘電極。 10·如申請專利範圍第7或8項之方法，其特徵在於將執行蝕 刻，以便去除源極區域（9)上CMOS電晶體閘電極的殘留 物（12)。 11.如申請專利範圍第9項之方法，其特徵在於將執行蝕刻， 以便去除源極區域（9)上CMOS電晶體閘電極的殘留物 (12) 〇 -2- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X297公釐）
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