[發(fā)明專(zhuān)利]用于高速雙極工藝的深槽與PN結(jié)混合隔離結(jié)構(gòu)的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711124872.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107731734B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張培健;陳文鎖;易前寧;梁柳洪;冉明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 尹麗云

本發(fā)明提供一種用于雙極工藝的深槽與PN結(jié)混合隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：在基底硅片上設(shè)置掩膜；在所述掩膜上設(shè)置貫穿掩膜的蝕刻窗口，并通過(guò)對(duì)蝕刻窗口對(duì)其下層的基底硅片進(jìn)行蝕刻，形成深槽；注入與體硅摻雜類(lèi)型相反的雜質(zhì)形成槽底隔離PN結(jié)；剝離所述掩膜，并在體硅表面以及深槽內(nèi)部制備ONO復(fù)合薄膜；淀積多晶硅將所述深槽填滿；去除所述深槽外ONO薄膜頂層的氧化硅，利用剩余的氮化硅?氧化硅結(jié)構(gòu)形成有源區(qū)；本發(fā)明中深槽內(nèi)壁的ONO結(jié)構(gòu)巧妙的平衡了槽內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)氮化硅/氧化層結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝中充當(dāng)了有源區(qū)氧化的掩蔽層，避免了在有源區(qū)制作時(shí)額外的掩蔽層制作工藝步驟，有效減小了工藝的制作成本，并提升了隔離效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體模擬集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高速雙極工藝的深槽與PN結(jié)混合隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體內(nèi)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子兩種極性的載流子(空穴和電子)都參與有源元件的導(dǎo)電，如通常的NPN或PNP雙極型晶體管。以這類(lèi)晶體管為基礎(chǔ)的單片集成電路，稱為雙極型集成電路，雙極型集成電路速度快，廣泛地應(yīng)用于模擬集成電路和數(shù)字集成電路。雙極型集成電路中各元件之間需要進(jìn)行電隔離。

其中，深槽隔離工藝具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：1、減少了器件面積，提高了集成度；2、減小了集電極電容；3、增大了雙極晶體管集電極之間的擊穿電壓。因此在集成電路制造領(lǐng)域，深槽隔離得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

目前，通常深槽隔離結(jié)構(gòu)中采用多晶硅進(jìn)行填充，由于半導(dǎo)體工藝中的諸多高溫?zé)徇^(guò)程，硅片應(yīng)力在工藝過(guò)程中將發(fā)生較大變化從而降低器件性能，并對(duì)后續(xù)工藝流程造成影響。

另一方面，在高速、高精度模擬集成電路應(yīng)用領(lǐng)域，器件之間需要低的漏電流。現(xiàn)有技術(shù)通常采用全介質(zhì)深槽隔離實(shí)現(xiàn)高隔離效果，然而全介質(zhì)隔離會(huì)存在兩個(gè)方面的主要問(wèn)題，一是全介質(zhì)隔離工藝成本高昂；二是全介質(zhì)隔離工藝成品率相較于常規(guī)硅工藝較低。而PN結(jié)隔離作為最常用的隔離方法存在隔離漏電流偏大的缺點(diǎn)不能完全滿足設(shè)計(jì)要求，因此，亟需一種新的技術(shù)手段，能夠解決上述技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種用于高速雙極工藝的深槽與PN結(jié)混合隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供的用于高速雙極工藝的深槽與PN結(jié)混合隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

在基底硅片上設(shè)置掩膜；

在所述掩膜上設(shè)置貫穿掩膜的蝕刻窗口，并通過(guò)對(duì)蝕刻窗口對(duì)其下層的基底硅片進(jìn)行蝕刻，形成深槽；

注入與體硅摻雜類(lèi)型相反的雜質(zhì)形成槽底隔離PN結(jié)；

剝離所述掩膜，并在體硅表面以及深槽內(nèi)部制備ONO復(fù)合薄膜；

淀積多晶硅將所述深槽填滿；

去除所述深槽外ONO薄膜頂層的氧化硅，利用剩余的氮化硅-氧化硅結(jié)構(gòu)形成有源區(qū)。

進(jìn)一步，其特征在于，所述通過(guò)對(duì)蝕刻窗口對(duì)其下層的基底硅片進(jìn)行蝕刻，形成深槽包括：

通過(guò)蝕刻窗口對(duì)其下層的基底硅片進(jìn)行蝕刻，形成截面為倒梯形結(jié)構(gòu)的淺槽；

沿所述淺槽的底面垂直向下繼續(xù)蝕刻，形成深槽。

進(jìn)一步，淀積多晶硅將所述深槽填滿后，對(duì)深槽頂部的多晶硅進(jìn)行回刻，去除深槽外部多余的多晶硅。

進(jìn)一步，所述掩膜為氧化硅掩膜層，通過(guò)光刻工藝，利用光刻膠在所述氧化硅掩膜層上形成光刻膠窗口，并通過(guò)所述光刻膠窗口對(duì)氧化硅掩膜層進(jìn)行蝕刻，獲取所述蝕刻窗口。

進(jìn)一步，所述ONO復(fù)合薄膜包括底層氧化層、中層氮化硅層和頂層氧化硅層，所述底層氧化硅層的厚度為800埃～1200埃，中層氮化硅層的厚度為200埃～400埃，頂層氧化硅層的厚度為800埃～1200埃。