[發明專利]一種LDMOS的制備工藝方法

有效

• 申請號: 201210417414.5
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103779230B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 劉遠良;徐向明
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 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: 王函

技術領域

本發明屬于半導體集成電路中半導體工藝方法，特別涉及一種LDMOS（Laterally?Diffused?Metal?Oxide?Semiconductor，橫向擴散金屬氧化物半導體）的制備工藝方法。

背景技術

LDMOS（Laterally?Diffused?Metal?Oxide?Semiconductor，橫向擴散金屬氧化物半導體）主要應用于開關，對導通電阻和漏電有很高的要求。現有的LDMOS的結構如圖1所示。目前流行的LDMOS制備工藝過程中，刻蝕溝槽及溝槽填充在晶體管器件形成之前完成，并且由于生產工藝條件限制，溝槽通常利用多晶硅進行填充，然后利用金屬硅化物將多晶硅與相鄰的晶體管源極連接。但是由于金屬硅化物在溝槽頂端側壁形成工藝較難控制，嚴重時會發生斷裂，從而導致晶體管導通電阻增大，并影響產品良率。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種LDMOS的制備工藝方法，優化現有生產工藝，降低導通電阻，同時可以降低工藝控制難度，提高產品良率，使制造工藝適合大批量生產。此外由于新工藝將溝槽放在晶體管形成之后完成，后續熱過程大大減少，避免熱過程對溝槽的影響，減少缺陷的形成，特別是位錯的出現（位錯就是晶體中的線缺陷，即原子排列的一種錯排），并最終降低元器件的漏電。

為解決上述技術問題，本發明提供一種LDMOS的制備工藝方法，主要包含如下工藝步驟：

步驟1，首先形成晶體管結構，具體包括：在硅襯底上首先生長一層與硅襯底摻雜類型相同的外延單晶硅，然后利用光刻及離子注入工藝形成與硅襯底摻雜類型相反的低壓阱，與硅襯底相同類型摻雜形成溝道區和源極，最后依次生長柵氧化層、多晶硅柵、柵極金屬硅化物，并利用光刻及干法刻蝕形成柵極；

步驟2，在步驟1形成的晶體管結構表面沉積一層氧化物作為硬掩模層，利用光刻定義出深溝槽的區域并刻蝕硬掩模層；

步驟3，依據硬掩模層作為阻擋層刻蝕形成深溝槽；

步驟4，在深溝槽內填充與硅襯底相同類型摻雜的多晶硅，并利用干法刻蝕回刻多晶硅；

步驟5，在深溝槽內剩余部分及其上硬掩模層內填充鎢，并利用化學機械研磨的方法將硬掩模層表面的鎢去除；

步驟6，最后采用標準的后端半導體制備工藝形成接觸孔及金屬連接。

進一步地，步驟1中，所述晶體管結構的形成是在深溝槽形成之前完成，并且所述外延單晶硅的厚度為1-3微米，電阻率為0.2-1.5ohm.cm。

進一步地，步驟1中，所述硅襯底是N型或P型；如硅襯底是N型，則外延單晶硅是N型，低壓阱是P型，溝道區是N型摻雜形成的，步驟4中深溝槽內填充的多晶硅是N型摻雜；如硅襯底是P型，則外延單晶硅是P型，低壓阱是N型，溝道區是P型摻雜形成的，步驟4中深溝槽內填充的多晶硅是P型摻雜。

進一步地，步驟2中，所述硬掩模層的厚度要大于柵極厚度，所述硬掩模層的厚度為0.3-0.7微米；該硬掩模層采用常壓化學氣相沉積的方式生長或其它成膜方式生長。

進一步地，步驟3中，所述深溝槽的深度約為1.2-3.2微米，寬度約為0.5-1.5微米。

進一步地，步驟4中，所述深溝槽內填充摻雜多晶硅，摻雜濃度為1E19-5E20/cm³,利用干法刻蝕回刻多晶硅，需要使多晶硅表面低于源極底部，并使多晶硅與摻雜類型相同的阱區形成充分接觸。

進一步地，步驟5中，所述在深溝槽內剩余部分及其上硬掩模層內填充鎢，填充溫度為400-450℃，并且利用化學機械研磨工藝將硬掩模層表面的鎢去除，但是硬掩模層內填充的鎢不需要去除。

和現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明提出了一種LDMOS的制備工藝方法，可以降低導通電阻，簡化工藝控制難度，提高產品良率，使制造工藝適合大批量生產。同時，由于本發明工藝方法將溝槽放在晶體管形成之后完成，后續熱過程大大減少，避免熱過程對溝槽的影響，該工藝可以減少缺陷的形成，特別是位錯的出現，并最終降低元器件的漏電。

附圖說明

圖1是現有的LDMOS器件的結構示意圖；

圖2-圖6是本發明方法的每一步驟完成后的器件剖面結構示意圖；其中，圖2是本發明方法的步驟1完成后的器件剖面結構示意圖；圖3是本發明方法的步驟2完成后的器件剖面結構示意圖；圖4是本發明方法的步驟3完成后的器件剖面結構示意圖；圖5是本發明方法的步驟4完成后的器件剖面結構示意圖；圖6是本發明方法的步驟5完成后的器件剖面結構示意圖。

圖中附圖標記說明如下：

1是N型硅襯底