專利名稱：一種低劑量注氧制作絕緣層上硅(soi)電路的器件工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低劑量注氧制作絕緣層上硅(SOI)電路的器件工藝，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。
SOICMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)電路在抗輻照、低壓、低功耗等方面由于其優(yōu)異的性能，在航空航天以及軍用微電子器件等方面有著重要應(yīng)用。
硅中注氧隔離技術(shù)(SIMOX)是最成熟的SOI技術(shù)之一。然而用SIMOX需要注入高達～2×1018／cm2的氧離子，這在一般的注入機上很難實現(xiàn)，同時高劑量的氧注入所造成的損傷即使在1300℃的高溫下退火也無法完全消除，這導(dǎo)致SIMOX的面缺陷密度一般都在104／cm2，為了降低缺陷密度，降低注入劑量是一種有效的手段，但是，劑量的降低可能導(dǎo)致SiO2埋層中出現(xiàn)硅島，并且太薄的SiO2埋層對上層硅上制作的MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)器件也不利。ITOX(內(nèi)氧化)工藝是解決這一問題的一個方案，其過程是低劑量注氧(1017／cm2)，再在1370℃高溫下并采用Ar／O2或N2／O2退火。1370℃的高溫使得退火爐管即使采用Siliconized SiC管(最高工作溫度1350℃)也無法達到要求。近年來，部分學(xué)者提出采用一種側(cè)向氧化的方法來制作SOI，然而，沒有注入層，下界面很難保證。
本發(fā)明的目的在于提供一種低劑量注氧制作絕緣層上硅(SOI)電路的方法，它通過硅低劑量注入氧后，將有源區(qū)保護然而進行熱氧化，再高溫退火，從而實現(xiàn)SOI結(jié)構(gòu)并可直接進行金屬-氧化物-硅(MOS)器件的制作。
實際上，本發(fā)明提供的方法也是一種內(nèi)氧化工藝(ITOX)，但與現(xiàn)有的內(nèi)氧化工藝相比，它將微電子中硅局部氧化工藝(LOCOS)與硅中注氧隔離(SIMOX)工藝相結(jié)合，與硅集成電路工藝完全兼容，并直接與器件的制作結(jié)合起來。
本發(fā)明提供的一種低劑量注氧制作絕緣層上硅電路的方法是通過以下途徑實現(xiàn)的1)在硅中低劑量注入氧，典型參數(shù)為170～200keV，注入劑量僅為4～6×1017／cm2，選擇硅片為p-或n-Si(100)，電阻率20-30Ω·cm；2)預(yù)氧化或者采用PECVD淀積，氧化層厚度50～80nm；3)淀積Si3N4(參數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)工藝)；4)光刻并且只保留有源區(qū)的Si3N4；5)熱氧化，氧化層厚度0．8μm；6)高溫退火(1300℃～1350℃，3～5小時，一般采用Ar氣氛)；7)去除Si3N4，進行下一步器件工藝。
經(jīng)過這些途徑制作的SOI結(jié)構(gòu)可直接用于互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路的制作。
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步，但本發(fā)明絕非局限于所述的實施例。
實施例1SOI CMOS倒相器，硅片選擇p-Si(100)，20～30Ω·cm，氧注入能量劑量為170keV，5×1017／cm2。預(yù)氧化60nm，淀積Si3N4(標(biāo)準(zhǔn)掩膜工藝)，將制作CMOS的有源區(qū)保留，將周圍采用熱氧化工藝氧化0．8μm。然后在1320℃，Ar氣氛退火5小時，去除Si3N4，進行下一步器件工藝。
實施例2SOI多路模擬開關(guān)，硅片選擇n-Si(100)，20～30Ω·cm，氧注入能量劑量為170keV，6×1017／cm2。預(yù)氧化70nm，淀積Si3N4(標(biāo)準(zhǔn)掩膜工藝)，將制作MOS(本實施例采用NMOS)的有源區(qū)保留，將周圍采用熱氧化工藝氧化0．8μm。然后在1340℃，Ar氣氛退火5小時，去除Si3N4，進行下一步器件工藝。
權(quán)利要求
1．一種低劑量注氧制作絕緣層上硅SOI電路的器件工藝，其特征在于將硅局部氧化工藝與硅中注氧隔隔工藝相結(jié)合，在低劑量注入氧后，將有源區(qū)保護，并進行熱氧化，再進行高溫退火。
2．按權(quán)利要求1所述的器件工藝，其特征在于所述的低劑量注氧注入劑量為4～4×1017／cm2。
3．按權(quán)利要求1所述的器件工藝，其特征在于所述的有源區(qū)保護是先預(yù)氧化或采用PVCVD淀積，氧化層厚度50～80nm，然后淀積Si3N4后光刻并只保護有源區(qū)的Si3N4。
4．按權(quán)利要求1所述的器件工藝，其特征在于所述的高溫退火是在1300～1350℃退火3～5小時。
5．按權(quán)利要求1、2、3、4所述的器件工藝，其特征在于高溫退火后去除Si3N4的SOI結(jié)構(gòu)可直接進行金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低劑量氧注入制作絕緣層上硅(SOI)電路的方法,屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明特征在于4～6×10
文檔編號H01L21/314GK1279505SQ0011550
公開日2001年1月10日 申請日期2000年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者王連衛(wèi), 林成魯, 張苗, 范秀強, 多新中 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所