專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻ldmos器件結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種射頻LDMOS器件的制備方法。
背景技術(shù)：
LDMOS(橫向擴(kuò)散金屬氧化物晶體管)是目前RF射頻工藝中的常用器件之一?；贚DMOS結(jié)構(gòu)可以形成低成本、高性能和高集成度的射頻LDMOS器件，被應(yīng)用在高頻通信領(lǐng)域以及其他對(duì)于速度要求很高的應(yīng)用領(lǐng)域。一種常見(jiàn)的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中1為襯底，2為外延層，3為連接層，4為場(chǎng)氧化層，5為源區(qū)，6為漏區(qū)，7為柵氧化層，8為柵極。為了提高器件的響應(yīng)頻率，如何降低絕緣區(qū)的寄生電容是一個(gè)制備中主要的技術(shù)難點(diǎn)。通常的做法是大幅度增加場(chǎng)隔離區(qū)的氧化膜厚度。通常典型的應(yīng)用于2. 4GHZ以上的 RFLDM0S器件制備中，氧化膜厚度通常大于lum。同時(shí)由于要求的場(chǎng)氧厚度太厚，無(wú)法用STI 隔離工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此往往使用局部場(chǎng)氧化隔離工藝(L0C0S工藝)來(lái)形成，而在場(chǎng)氧化隔離工藝完成后，襯底平面的高低起伏很大，對(duì)后續(xù)工藝造成了很大制約，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)小尺寸的器件生產(chǎn)。比如對(duì)于0. 5um應(yīng)用于2. 4GHZ的RF LDMOS器件制備工藝中，場(chǎng)氧化層的厚度通常大于Ium(典型的為2-;3um)，此時(shí)場(chǎng)氧化層比襯底高0. 5um以上，此時(shí)對(duì)于0. 5um 的柵來(lái)說(shuō)，其光刻工藝窗口為0. 8-lum，受到襯底高低起伏很大，特征尺寸CD的控制能力很差，成品率很低，導(dǎo)致該類(lèi)型的RFLDM0S生產(chǎn)成本很高。而且基于此種結(jié)構(gòu)，要實(shí)現(xiàn)0. 5um 以下的柵極幾乎沒(méi)有可能。同時(shí)由于場(chǎng)氧通常使用熱氧化形成，因此無(wú)法在隔離區(qū)形成空氣間隙以進(jìn)一步降低電容，因此器件性能也受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，其具有較低的電容。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，其中LDMOS器件之間的隔離結(jié)構(gòu)為由多個(gè)填充有低電容介質(zhì)的深槽和位于多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層組成，深槽的深度為0. 3 10微米，深槽內(nèi)介質(zhì)為介電常數(shù)比硅低的介質(zhì)。本發(fā)明還提供了一種射頻LDMOS器件的制備方法，其為=LDMOS器件之間采用多個(gè)填充有介質(zhì)的深槽和位于多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層作為器件隔離，深槽的深度為0. 3 10 微米，深槽內(nèi)介質(zhì)為介電常數(shù)比硅低的介質(zhì)。本發(fā)明的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，采用多個(gè)深隔離槽填充介質(zhì)加其上的場(chǎng)氧化層來(lái)實(shí)現(xiàn)RFLDM0S器件之間的隔離，可以制造出很厚的隔離結(jié)構(gòu)。可結(jié)合普通的空氣間隙產(chǎn)生工藝在深槽內(nèi)填充空氣間隙，可以實(shí)現(xiàn)低寄生電容的隔離結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)深槽隔離將絕大部分氧化層轉(zhuǎn)移到襯底以下，使高于襯底的部分比傳統(tǒng)工藝更低，降低后續(xù)的工藝難度，實(shí)現(xiàn)小尺寸的柵極器件生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為現(xiàn)有的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的射頻LDMOS結(jié)構(gòu)制備方法的流程示意圖；圖3為本發(fā)明的制備方法中形成連接層后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的制備方法中光刻工藝定義出深槽后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的制備方法中刻蝕形成深槽后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的制備方法中深槽填充后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的制備方法中光刻工藝定義出場(chǎng)氧化區(qū)后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的制備方法中去除位于場(chǎng)氧化區(qū)的氮化硅和氧化硅后結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的制備方法中氧化形成場(chǎng)氧化層后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的制備方法中去除位于器件區(qū)域的氮化硅和氧化硅后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，在LDMOS器件之間的隔離結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖11)由多個(gè)填充有低電容介質(zhì)的深槽和位于多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層9組成，深槽的深度為0. 3 10 微米。在上述結(jié)構(gòu)中，深槽的水平方向在隔離區(qū)的占空比為0. 3 0. 7。射頻LDMOS器件在制備過(guò)程中可分為隔離區(qū)和有源區(qū)，隔離區(qū)位于單個(gè)器件之間，用作將兩個(gè)器件進(jìn)行隔離；而有源區(qū)即為器件的源區(qū)、漏區(qū)和柵區(qū)所在的區(qū)域。本發(fā)明的射頻LDMOS器件，即在隔離區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為多個(gè)填充介質(zhì)的深槽加上其上的場(chǎng)氧化層，來(lái)取代原來(lái)單純用厚的場(chǎng)氧化層作為隔離結(jié)構(gòu)的做法。本發(fā)明的射頻LDMOS器件的制備方法，包括在隔離區(qū)域制備多個(gè)填充介質(zhì)的深槽，以及在深槽上制備場(chǎng)氧化層，其中深槽的深度可為0. 3 10微米。本發(fā)明的射頻LDMOS器件的具體制備流程，包括如下步驟(見(jiàn)圖2):(1)在襯底1上通過(guò)外延工藝形成外延層2 (該層為器件與襯底1的隔離層)，然后通過(guò)注入工藝在外延層2上形成器件連接到襯底的連接層3 (見(jiàn)圖3所示)。外延層和連接層的形成工藝采用常規(guī)的技術(shù)。在射頻LDMOS器件中，一般采用背面引出，中間的外延層作為高壓耐壓層，因此需要一個(gè)連接層穿過(guò)耐壓層和背面引出層相連接，連接層通常使用注入工藝產(chǎn)生，但因?yàn)橥ǔＤ蛪簩虞^厚，需要很強(qiáng)的熱過(guò)程進(jìn)行擴(kuò)散，而且耐壓層很厚的話，需要多次成長(zhǎng)注入產(chǎn)生。(2)之后在外延層上依序淀積氧化硅11和氮化硅12，作為刻蝕的硬掩膜層。(3)而后利用光刻工藝在氮化硅上定義出多個(gè)深槽圖形(見(jiàn)圖4)，其中13為光刻膠，深槽圖形位于器件之間的隔離區(qū)。(4)刻蝕露出的硬掩膜(氮化硅和氧化硅)和部分外延層，在外延層中形成多個(gè)深槽(見(jiàn)圖幻，而后去除剩余的光刻膠，多個(gè)深槽的深度可為0.3 10微米。深槽的寬度可為0. 5 5微米，深寬比數(shù)值可在1 4之間。在隔離區(qū)的水平方向，深槽的占空比為 0. 3 0. 7(5)之后對(duì)深槽填充介質(zhì)10 (如氧化硅)。填充可通過(guò)CVD工藝等，填充介質(zhì)可為摻雜多晶硅或氧化硅(可以是摻雜的，也可以是未摻雜的)。為了降低隔離結(jié)構(gòu)的寄生電容，還可在深槽中填充空氣間隙，空隙間隙可通過(guò)不充分填充介質(zhì)工藝在深槽內(nèi)形成(見(jiàn)圖6)，填充之后去除襯底平面上的介質(zhì)，以及剩余的氮化硅和氧化硅。(6)在襯底1上重新淀積氧化硅11和氮化硅12作為場(chǎng)氧化層的阻擋層，而后通過(guò)光刻工藝定義出場(chǎng)氧化區(qū)(見(jiàn)圖7)，接著將位于場(chǎng)氧化區(qū)的氧化硅和氮化硅去除(見(jiàn)圖 8)。(7)進(jìn)行場(chǎng)氧化工藝，使曝露出來(lái)的襯底氧化形成場(chǎng)氧化層19，該場(chǎng)氧化層位于多個(gè)深槽之上，構(gòu)成了本發(fā)明的隔離結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖9)，之后去除氮化硅和氧化硅(見(jiàn)圖10)。 接著進(jìn)行后續(xù)常規(guī)的工藝，形成源區(qū)5、漏區(qū)6、柵氧化層7和柵極8，形成如圖11所示的器件結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于所述LDMOS器件之間的隔離區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)由多個(gè)填充有介質(zhì)的深槽和位于所述多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層組成，所述深槽中填充的介質(zhì)為介電常數(shù)比硅低的介質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于所述深槽的深度為0.3 10微米， 在所述隔離區(qū)中所述深槽水平方向的占空比為0. 3 0. 7。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于所述深槽內(nèi)的介質(zhì)為摻雜多晶硅、氧化硅或空氣間隙。
4.一種射頻LDMOS器件的制備方法，其特征在于所述LDMOS器件之間采用多個(gè)填充有介質(zhì)的深槽和位于所述多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層作為器件隔離，所述深槽的深度為 0. 3 10微米，所述填充深槽的介質(zhì)為介電常數(shù)比硅低的介質(zhì)。
5.按照權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述深槽內(nèi)的介質(zhì)為摻雜多晶硅、氧化硅或空氣間隙。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)在襯底上形成外延層和連接層；2)在所述外延層上依序淀積作為硬掩膜層的氧化硅和氮化硅；3)用光刻工藝在所述氮化硅上定義出多個(gè)深槽圖形；4)刻蝕所述硬掩膜層和部分外延層，形成多個(gè)深槽，而后去除剩余的光刻膠，所述深槽的深度為0. 3 10微米；5)淀積介質(zhì)以填充所述多個(gè)深槽，其中采用在所述深槽內(nèi)形成空氣間隙的淀積工藝進(jìn)行填充，之后去除襯底平面上的所述低電容介質(zhì)和步驟二中淀積的硬掩膜；6)在襯底上再次依序淀積氧化硅和氮化硅；7)用光刻工藝定義出場(chǎng)氧化區(qū)，并將位于所述場(chǎng)氧化區(qū)的氧化硅和氮化硅去除；8)進(jìn)行氧化工藝使位于所述場(chǎng)氧化區(qū)的襯底氧化形成場(chǎng)氧化層，所述場(chǎng)氧化層位于所述多個(gè)深槽之上，之后去除所述氮化硅和氧化硅，進(jìn)行后續(xù)常規(guī)工藝。
7.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟四中的深槽的寬度為 0. 5 5微米，所述深槽的深寬比數(shù)值在1 4之間，在所述隔離區(qū)，所述深槽的水平方向在隔離區(qū)的占空比為0.3 0.7。
8.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述深槽內(nèi)的空氣間隙由填充不充分的填充工藝生成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種射頻LDMOS器件結(jié)構(gòu)，其中LDMOS器件之間的隔離結(jié)構(gòu)由多個(gè)填充有介質(zhì)的深槽和位于多個(gè)深槽之上的場(chǎng)氧化層組成，該深槽的深度為0.3～10微米。本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)，在制備形成場(chǎng)氧化層后，場(chǎng)氧化層和襯底的高度差小，制備成品率高。本發(fā)明還公開(kāi)了一種射頻LDMOS器件的制備方法。
文檔編號(hào)H01L27/088GK102254913SQ20101018005
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者彭虎, 王海軍, 王雷, 繆燕 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司