專利名稱：高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是有關(guān)于一種具低漏電流 特性的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
高壓元件技術(shù)適用于高電壓與高功率的集成電路領(lǐng)域。傳統(tǒng)高電壓半導(dǎo)體元件的 一型態(tài)為雙擴(kuò)散漏極(DDD)CMOS結(jié)構(gòu)，另一型態(tài)為橫向擴(kuò)散MOS (LDMOS)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)高電壓 半導(dǎo)體元件主要用于高于或大抵18V的元件應(yīng)用領(lǐng)域。高壓元件技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為符合成本效 益且易相容于其他工藝，已廣泛應(yīng)用于顯示器驅(qū)動(dòng)IC元件、電源供應(yīng)器、電力管理、通訊、 車用電子或工業(yè)控制等領(lǐng)域。圖IA圖-IF是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法各步驟的剖面示意圖。請參閱 圖1A，首先提供一半導(dǎo)體基底10，例如單晶硅基底，具有淺溝槽隔離區(qū)13，定義出第一區(qū)域 101和第二區(qū)域1011。形成高壓P-型摻雜井區(qū)(HVPW) 12于第二區(qū)域IOII中與高壓N-型 摻雜井區(qū)(HVNW) 11于第一區(qū)域101中。接著，形成P-型雙擴(kuò)散漏極(PDDD) 15于高壓N-摻 雜井區(qū)11中與形成N-型雙擴(kuò)散漏極(NDDD) 16于高壓P-型摻雜井區(qū)12中。請參閱圖1B，毯覆性地形成柵極介電層17和多晶硅層18于半導(dǎo)體基底10上。接 著，進(jìn)行一黃光微影工藝，利用掩膜定義第一柵極堆疊20a于第一區(qū)域101上和第二柵極堆 疊20b于第二區(qū)域IOII上，如圖IC所示。接著，請參閱圖1D，形成柵極間隙子23于柵極堆疊20a和20b的側(cè)壁上。例如， 柵極間隙子23可為氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)結(jié)構(gòu)，且柵極間隙子23的厚度大抵為 0. 08 μ m。接著，施以離子植入步驟，將P-型離子分別植入于柵極堆疊20a兩側(cè)的P-型雙 擴(kuò)散漏極15中，以形成對應(yīng)的P-型濃摻雜源極/漏極區(qū)25，及將N-型離子分別植入于柵 極堆疊20b兩側(cè)的N-型雙擴(kuò)散漏極16中，以形成對應(yīng)的N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)26。接著，請參閱圖1E，基于整合其他高壓元件的需要，順應(yīng)性地形成一氧化層27于 半導(dǎo)體基底上，并接著施以刻蝕步驟E以移除該氧化層27，露出P-型濃摻雜源極/漏極區(qū) 25和N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)26。請參閱圖1F，形成層間介電層(ILD) 30和源極/漏極 接觸35，及進(jìn)行其他后段工藝以完成高壓半導(dǎo)體裝置。由上述工藝步驟所制造的高壓半導(dǎo)體裝置，于高壓驅(qū)動(dòng)下，會(huì)有較大的漏電流，例 如以16. 5V驅(qū)動(dòng)時(shí)，其漏電流Ioff會(huì)高于10E-9A。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括提供一半導(dǎo)體基 底，具有淺溝槽隔離區(qū)定義出第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成第一摻雜井區(qū)于該第一區(qū)域中與 第二摻雜井區(qū)于該第二區(qū)域中；形成第一型雙擴(kuò)散漏極于該第二摻雜井區(qū)中與第二型雙擴(kuò) 散漏極于該第一摻雜井區(qū)中；形成一柵極介電層和一多晶硅層于該半導(dǎo)體基底上；形成多 晶硅柵極分別于該第一區(qū)域上和該第二區(qū)域上；形成柵極間隙子于該等多晶硅柵極的側(cè)壁上；施以離子植入步驟，將離子穿透該柵極介電層分別植入于該第一型雙擴(kuò)散漏極和該第 二型雙擴(kuò)散漏極中，以形成對應(yīng)的第一型濃摻雜源極/漏極區(qū)和第二型濃摻雜源極/漏極 區(qū)；形成一氧化層于該半導(dǎo)體基底上；以及移除該氧化層和其下方的該柵極介電層，露出 該第一型濃摻雜源極/漏極區(qū)和該第二型濃摻雜源極/漏極區(qū)。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括提供一半導(dǎo)體基 底，具有淺溝槽隔離區(qū)定義出第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成一 N-型摻雜井區(qū)于該第一區(qū)域 中與一 P-型摻雜井區(qū)于該第二區(qū)域中；形成一 N-型雙擴(kuò)散漏極于該P(yáng)-摻雜井區(qū)中與一 P-型雙擴(kuò)散漏極于該N-摻雜井區(qū)；形成一柵極介電層和一多晶硅層于該半導(dǎo)體基底；形 成多晶硅柵極分別于該第一區(qū)域上和該第二區(qū)域上；形成柵極間隙子于該等多晶硅柵極的 側(cè)壁上；施以離子植入步驟，將離子穿透該柵極介電層分別植入于該N-型雙擴(kuò)散漏極和該 P-型雙擴(kuò)散漏極中，以形成對應(yīng)的一 N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)和一 P-型濃摻雜源極/漏 極區(qū)；形成一氧化層于該半導(dǎo)體基底上；以及移除該氧化層和其下方的該柵極介電層，露 出該N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)和該P(yáng)-型濃摻雜源極/漏極區(qū)。


圖IA是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中提供一半導(dǎo)體基底的剖面示 意圖；圖IB是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中毯覆性地形成柵極介電層和 多晶硅層于半導(dǎo)體基底上的剖面示意圖；圖IC是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中進(jìn)行一黃光微影工藝的剖面 示意圖；圖ID是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成柵極間隙子于柵極堆疊 的側(cè)壁上及離子植入的剖面示意圖；圖IE是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成一氧化層于半導(dǎo)體基底 上及施以刻蝕步驟的剖面示意圖；圖IF是顯示傳統(tǒng)高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成層間介電層和源極/漏 極接觸的剖面示意圖；圖2A是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中提供半導(dǎo)體 基底的剖面示意圖；圖2B是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中毯覆性地形 成柵極介電層和多晶硅層于半導(dǎo)體基底上的剖面示意圖；圖2C是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中進(jìn)行黃光微 影工藝的剖面示意圖；圖2D是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成柵極間 隙子于多晶硅柵極的側(cè)壁上及離子植入的剖面示意圖；圖2E是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成電阻保 護(hù)氧化層于半導(dǎo)體基底上及施以刻蝕步驟的剖面示意圖；圖2F是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法步驟中形成層間介 電層和源極/漏極接觸的剖面示意圖。
附圖標(biāo)號10 半導(dǎo)體基底；101 第一區(qū)域；IOII 第二區(qū)域；11 高壓N-型摻雜井區(qū)(HVNW)；12 高壓P-型摻雜井區(qū)(HVPW)；13 淺溝槽隔離區(qū)；15 P-型雙擴(kuò)散漏極(PDDD)；16 N-型雙擴(kuò)散漏極(NDDD)；17 柵極介電層；18 多晶硅層；20a、20b 第一和第二柵極堆疊；23 柵極間隙子；25 P-型濃摻雜源極/漏極區(qū)；26 N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)；27 電阻保護(hù)氧化層(RPO)；30 層間介電層(ILD)；35 源極/漏極接觸；100 半導(dǎo)體基底；1001 第一區(qū)域；100II 第二區(qū)域；110 高壓N-型摻雜井區(qū)(HVNW)；120 高壓P-型摻雜井區(qū)(HVPW)；130 淺溝槽隔離區(qū)；150 P-型雙擴(kuò)散漏極(PDDD)；160 N-型雙擴(kuò)散漏極(NDDD)；170 柵極介電層；180 多晶硅層；180a、180b 第一和第二多晶硅柵極；230 柵極間隙子；250 P-型濃摻雜源極/漏極區(qū)；260 N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)；270 電阻保護(hù)氧化層(RPO)；300 層間介電層(ILD)；350 源極/漏極接觸；E 刻蝕步驟；la、Ib 離子植入步驟。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下以下以各實(shí)施例詳細(xì)說明并伴隨著圖式說明的范例，作為本發(fā)明的參考依據(jù)。在 圖式或說明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號。且在圖式中，實(shí)施例的形狀或 是厚度可擴(kuò)大，并以簡化或是方便標(biāo)示。再者，圖式中各元件的部分將以分別描述說明之， 值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所知的形式，另外，特定 的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。有鑒于此，本發(fā)明的主要特征及樣態(tài)在于將柵極介電層的圖案化步驟延遲，并且 和電阻保護(hù)氧化層(RPO)的移除步驟同時(shí)進(jìn)行，因此省略了一道掩膜(簡稱HVOR掩膜)工 藝，可有效地降低制造成本。再者，由于濃摻雜源極/漏極區(qū)是在柵極介電層存在下形成， 由此形成的高壓半導(dǎo)體裝置，具有較低的漏電流。圖2A-2F是顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法各步驟的剖面 示意圖。請參閱圖2A，首先提供一半導(dǎo)體基底100，例如單晶硅基底、絕緣層上有硅(SOI) 基底或磊晶硅基底，其具有淺溝槽隔離區(qū)130定義出第一區(qū)域1001和第二區(qū)域10011。接 著，形成一高壓P-型摻雜井區(qū)(HVPW) 120于該第二區(qū)域100II中與一高壓N-型摻雜井區(qū) (HVNW) 110于該第一區(qū)域1001中。接著，形成P-型雙擴(kuò)散漏極(PDDD) 150于該高壓N-型 摻雜井區(qū)110中與形成N-型雙擴(kuò)散漏極(NDDD) 160于該高壓P型摻雜井區(qū)120中。請參閱圖2B，毯覆性地形成一柵極介電層170和一多晶硅層180于半導(dǎo)體基底 100上。接著，進(jìn)行一黃光微影工藝，利用掩膜定義第一多晶硅柵極180a于該第一區(qū)域1001 上和第二多晶硅柵極180b于該第二區(qū)域100II上，如圖2C所示，于此階段，柵極介電層170 仍覆蓋于半導(dǎo)體基底100上。接著，請參閱圖2D，形成柵極間隙子230于多晶硅柵極180a和180b的側(cè)壁上。例 如，柵極間隙子230的材質(zhì)可為氮化硅(SiN)結(jié)構(gòu)，且柵極間隙子230的厚度大抵為0. Ilym0 接著，施以離子植入步驟Ia和Ib，將P-型離子穿透該柵極介電層170并分別植入于該多晶 硅柵極180a兩側(cè)的該P(yáng)-型雙擴(kuò)散漏極150中，以形成對應(yīng)的一 P-型源極/漏極區(qū)250，及將 N-型離子穿透柵極介電層170分別植入于多晶硅柵極180b兩側(cè)的N-型雙擴(kuò)散漏極160中， 以形成對應(yīng)的一 N-型源極/漏極區(qū)260。應(yīng)注意的是，P-型和N-型離子離子植入的能量和 濃度應(yīng)視該柵極介電層170的厚度和濃摻雜源極/漏極區(qū)的設(shè)計(jì)需求而定。接著，請參閱圖2E，基于整合其他高壓元件的需要，順應(yīng)性地形成一電阻保護(hù)氧化 層(RPO) 270于該半導(dǎo)體基底上，并接著施以刻蝕步驟E以移除該電阻保護(hù)氧化層270和其 下方的該柵極介電層170，并露出該P(yáng)-型濃摻雜源極/漏極區(qū)250和該N-型濃摻雜源極/ 漏極區(qū)260。請參閱圖2F，形成一層間介電層(ILD) 300和源極/漏極接觸350，及進(jìn)行其他 后段工藝以完成高壓半導(dǎo)體裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，由圖2A-圖2F所示工藝步驟所制造的高壓半導(dǎo)體裝置，于高 壓驅(qū)動(dòng)下，會(huì)有較小的漏電流，例如以16. 5V驅(qū)動(dòng)時(shí)，其漏電流Ioff會(huì)小于10E-12A。再者， 由于該柵極介電層170的圖案化步驟和該電阻保護(hù)氧化層(RPO) 270的移除步驟同時(shí)進(jìn)行， 因此省略了一道掩膜(簡稱HVOR掩膜)工藝，可有效地降低制造成本，并且因有效地降低 漏電流而提升高壓半導(dǎo)體裝置的電性效能。本發(fā)明雖以各種實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本技術(shù)
7領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述的方法包括提供一半導(dǎo)體基底，具有淺溝槽隔離區(qū)定義出第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成第一摻雜井區(qū)于所述第一區(qū)域中與第二摻雜井區(qū)于所述第二區(qū)域中；形成第一型雙擴(kuò)散漏極于所述第二摻雜井區(qū)中與第二型雙擴(kuò)散漏極于所述第一摻雜井區(qū)中；形成一柵極介電層和一多晶硅層于所述半導(dǎo)體基底上；形成多晶硅柵極分別于所述第一區(qū)域上和所述第二區(qū)域上；形成柵極間隙子于所述多晶硅柵極的側(cè)壁上；施以離子植入步驟，將離子穿透所述柵極介電層分別植入于所述第一型雙擴(kuò)散漏極和所述第二型雙擴(kuò)散漏極中，以形成對應(yīng)的第一型濃摻雜源極/漏極區(qū)和第二型濃摻雜源極/漏極區(qū)；形成一氧化層于所述半導(dǎo)體基底上；以及移除所述氧化層和其下方的所述柵極介電層，露出所述第一型濃摻雜源極/漏極區(qū)和所述第二型濃摻雜源極/漏極區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體基底包 括單晶硅基底或絕緣層上有硅基底。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一摻雜井區(qū) 為一高壓N-型摻雜井區(qū)，及所述第二摻雜井區(qū)為一高壓P-型摻雜井區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一型雙擴(kuò)散 漏極為一 N-型雙擴(kuò)散漏極及所述第二型雙擴(kuò)散漏極為一 P-型雙擴(kuò)散漏極。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述柵極間隙子的 材質(zhì)包括氮化硅，其厚度等于或小于0. Ilum0
6.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一型源極/漏 極區(qū)為一 N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)，及所述第二型源極/漏極區(qū)為一 P-型濃摻雜源極/ 漏極區(qū)。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述氧化層包括一 電阻保護(hù)氧化層。
8.一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述的方法包括 提供一半導(dǎo)體基底，具有淺溝槽隔離區(qū)定義出第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成一 N-型摻雜井區(qū)于所述第一區(qū)域中與一 P-型摻雜井區(qū)于所述第二區(qū)域中； 形成一 N-型雙擴(kuò)散漏極于所述P-摻雜井區(qū)中與一 P-型雙擴(kuò)散漏極于所述N-摻雜井 區(qū)中；形成一柵極介電層和一多晶硅層于所述半導(dǎo)體基底上； 形成多晶硅柵極分別于所述第一區(qū)域上和所述第二區(qū)域上； 形成柵極間隙子于所述多晶硅柵極的側(cè)壁上；施以離子植入步驟，將離子穿透所述柵極介電層分別植入于所述N-型雙擴(kuò)散漏極和 所述P-型雙擴(kuò)散漏極中，以形成對應(yīng)的一 N-型濃摻雜源極/漏極區(qū)和一 P-型濃摻雜源極 /漏極區(qū)；形成一電阻保護(hù)氧化層于所述半導(dǎo)體基底上；以及移除所述電阻保護(hù)氧化層和其下方的所述柵極介電層，露出所述N-型濃摻雜源極/漏 極區(qū)和所述P-型濃摻雜源極/漏極區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓半導(dǎo)體裝置的制造方法。提供一半導(dǎo)體基底，具有淺溝槽隔離區(qū)定義出第一和第二區(qū)域。形成第一摻雜井區(qū)于第一區(qū)域中與第二摻雜井區(qū)于第二區(qū)域中。形成第一型雙擴(kuò)散漏極于第二摻雜井區(qū)中與第二型雙擴(kuò)散漏極于第一摻雜井區(qū)。毯覆性地形成柵極介電層和多晶硅層于該半導(dǎo)體基底。定義該多晶硅層成多晶硅柵極分別于第一和第二區(qū)域上，形成柵極間隙子于多晶硅柵極的側(cè)壁上。施以離子植入步驟，將離子穿透柵極介電層分別植入于第一型和第二型雙擴(kuò)散漏極中，以形成對應(yīng)的第一型源極/漏極區(qū)和第二型源極/漏極區(qū)，形成一電阻保護(hù)氧化層于半導(dǎo)體基底上，以及移除該電阻保護(hù)氧化層和其下方的柵極介電層，露出第一型和第二型源極/漏極區(qū)。
文檔編號H01L21/8234GK101964326SQ200910159189
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者張哲華, 楊俊平, 陳世明, 魏嵩敏 申請人:世界先進(jìn)積體電路股份有限公司