[發明專利]厚絕緣膜的工藝實現方法

有效

• 申請號: 201110049404.6
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102655093A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 王海軍;孫勤
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

技術領域

本發明涉及一種半導體器件中的絕緣膜工藝實現方法，特別是涉及一種厚絕緣膜的工藝實現方法。

背景技術

LDMOS(Laterally?Diffused?Metal?Oxide?Semiconductor，橫向擴散金屬氧化物半導體)是目前RF(Radio?Frequency)射頻工藝中的常用器件之一。基于LDMOS可以形成低成本，高性能高集成度的RFLDMOS被應用于高頻通信領域以及其他對于速度要求很高的應用領域。普通的RFLDMOS結構的成長外延如圖1所示。為了提高器件的截止頻率，需要減少元包之間隔離絕緣層的電容，增加絕緣層的厚度，目前可行的場氧隔離或高密度等離子體介質膜成長再加化學機械研磨的辦法，只能做到2微米左右。

同時，在實現厚絕緣膜的工藝過程中，由于厚氧化膜是高溫爐管里長的，在降溫后由于硅的縮應力和二氧化硅的縮應力嚴重不匹配，造成晶片嚴重凸起，不能被機器手吸住，也不能進入下一道工藝。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種新的厚絕緣膜的工藝實現方法，解決了元包之間厚度大于2微米絕緣層的真正可行辦法。

為解決上述技術問題，本發明的厚絕緣膜的工藝實現方法，包括步驟：

(1)在需要長絕緣介質膜的地方，先刻蝕槽；

其中，槽的寬度為0.2～1微米，深度為1～20微米；槽的形貌為倒斜狀(如梯形狀)，角度小于或等于89度角，優選88度角；

所述刻蝕槽的具體方法包括：

A、在硅片二氧化硅的表面涂覆光刻膠，定義所需要刻蝕的槽，其中，光刻膠的厚度大于0.5微米；

B、光刻膠曝光后，在硅片外延部分定義所要刻蝕的槽的位置；

C、通過干法等離子體刻蝕，得到所需要的槽；

(2)在槽內，根據不同的槽寬，進行爐管氧化；

其中，氧化的厚度在0.4微米～2微米之間；氧化的溫度為850～1250℃，氧化的時間大于30分鐘；

(3)氧化后，成長填孔性較好的絕緣膜；

其中，成長的方式可以是以濕氧的方式在爐管里成長；

所述絕緣膜可以是爐管成長的比較致密的絕緣膜(如二氧化硅)，或亞常壓化學氣相成膜；

(4)化學機械研磨，把表面的凸起磨平；

(5)再把有源區的絕緣膜刻蝕掉，只留下厚的場氧絕緣膜；其中，絕緣膜刻蝕方法可以為干法等離子體刻蝕；該場氧絕緣膜的厚度大于2微米，從而滿足降低電容和提高工作頻率的要求。

在絕緣層分布密度大于5％以上時，經過爐管成長絕緣氧化層時，硅襯底和氧化膜之間的應力嚴重不匹配，晶片長完絕緣氧化膜后會出現嚴重翹曲，不能進行下面的工藝。而利用本發明的方法，很好的解決了硅襯底和氧化膜之間的應力不匹配，使得產品可以繼續下面的工藝。因為本發明的重點在于刻蝕深槽時，把槽的形貌刻成倒斜的形狀(角度小于或等于89度)，所以在爐管里長氧化膜后的應力就可以抵消一部分。

因此，本發明通過改變刻蝕槽的形貌后，元包之間的二氧化硅絕緣膜在爐管里成長后，改變了應力的方向，測量后曲率半徑和進爐管長膜前的曲率半徑基本一致，解決了元包之間厚度大于2微米絕緣層的可行辦法。另外，由于形成了比較厚的場氧絕緣膜，因此，可以改善RF?LDMOS工作頻率。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是普通的RFLDMOS結構的成長外延示意圖；

圖2是光刻膠定義深槽區的設計示意圖；

圖3是光刻膠曝光后，定義要刻蝕槽的位置示意圖；

圖4是刻蝕出倒斜形貌的槽的示意圖；

圖5是經高溫爐管長二氧化硅后的示意圖；

圖6是形成厚的場氧絕緣膜的實際硅片圖。

具體實施方式

本發明的厚絕緣膜的工藝實現方法，包括步驟：

(1)在需要長絕緣介質膜的地方，先刻蝕槽，具體步驟包括：

A、在硅片二氧化硅的表面涂覆厚度大于0.5微米的光刻膠，定義所需要刻蝕的槽，如圖2所示；

B、光刻膠曝光后，在硅片外延部分定義所要刻蝕的槽的位置，如圖3所示；

C、通過常規的干法等離子體刻蝕，得到倒斜狀(角度小于或等于89度角)的槽，其中，槽的寬度為0.2～1微米，深度為1～20微米，結果如圖4所示；

(2)在槽內，根據不同的槽寬，進行爐管氧化，氧化的溫度為850～1250℃，氧化的時間大于30分鐘，氧化的厚度在0.4微米～2微米之間；