專利名稱：P型高濃度摻雜硅及bcd產(chǎn)品p溝道m(xù)os管制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種P型高濃度摻雜硅及B⑶產(chǎn)品P溝道MOS管制作工藝。
背景技術(shù)：
不含雜質(zhì)的硅稱之為本征硅，在本征硅中摻入特定的雜質(zhì)，即可形成顯現(xiàn)導(dǎo)電特性的N型硅或P型硅，具體的向本征硅中摻入V族元素(比如磷、砷、銻)后可以形成N型硅，向本征硅中摻入III族元素(比如硼)后則形成P型硅。業(yè)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)定將高濃度摻雜的N型硅或P型硅用正號表示，將低濃度摻雜的N型硅或P型硅用負(fù)號表示。在未飽和的情況下，硅中的摻雜濃度越高，電阻率越低。通過合金法或擴散法將P型硅和N型硅壓合在一起，則在兩者交接面附近形成一個極薄的特殊區(qū)域，稱為PN結(jié)。PN結(jié)為構(gòu)成集成電路的最基本的單元，無論是雙極型晶體管、互補型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體(CM0Q管還是雙擴散型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體(DM0Q管都是由PN結(jié)構(gòu)成的。而雙極型晶體管、CMOS以及DMOS又是構(gòu)成B⑶產(chǎn)品的必要部分B⑶產(chǎn)品是把雙極型晶體管(Bipolar)、互補型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體(CM0Q和雙擴散型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(DM0Q三種器件集成在一起的半導(dǎo)體芯片，“BCD”是這三種器件的英文單詞的首先字母的組合。圖1為一種P溝道MOS管的組成結(jié)構(gòu)示意圖，該P溝道MOS管包括多晶硅柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和阱區(qū)，其中源區(qū)和漏區(qū)為P型高濃度摻雜的硅(P+)，阱區(qū)為N型低濃度摻雜的硅(N-)，P+源區(qū)和P+漏區(qū)都與N-阱區(qū)各構(gòu)成一個PN結(jié)。圖2為一個PNP三極管的結(jié)構(gòu)示意圖，其由發(fā)射區(qū)，基區(qū)和集電區(qū)組成，其中基區(qū)為N型低濃度摻雜的硅(N-)，發(fā)射區(qū)為P型高濃度摻雜的硅(P+)，集電區(qū)為P型襯底，P+發(fā)射區(qū)與N-基區(qū)構(gòu)成一個PN結(jié)(P+/N-結(jié))，P型襯底與N-基區(qū)構(gòu)成一個PN結(jié)(P-/N-結(jié))。為了減低芯片的功耗，提高電流能力及工作速度，需要提高BCD產(chǎn)品中P型高濃度摻雜區(qū)的摻雜濃度，而在BCD工藝技術(shù)中，在形成P型高濃度摻雜區(qū)時，采用離子注入工藝將二氟化硼注入硅表面，然后進行高溫退火處理。但是在注入二氟化硼時，由于二氟化硼分子量很大，所以對硅表面產(chǎn)生非常大的撞擊，以致?lián)p傷硅表面，形成晶格缺陷，雖然一部分晶格缺陷可以在后續(xù)的高溫退火工藝中修復(fù)，但是也可能無法修復(fù)仍然存留在硅表層中成為永久的晶格缺陷。另外，二氟化硼分子中的硼原子和氟原子在撞擊硅表面時發(fā)生分解，在進行高溫退火處理時，其中一部分氟原子從硅表面揮發(fā)，另一部氟原子可能會與干法刻蝕和離子注入產(chǎn)生的硅表層損傷以及其它缺陷相結(jié)合甚至在損傷區(qū)成團狀，形成永久的晶格缺陷。以上兩種機理形成的永久晶格缺陷將存留在P型高濃度摻雜硅中，導(dǎo)致由P+區(qū)與N型硅(N-或N+區(qū))形成的PN結(jié)中存在漏電通道，并且單位面積的晶格缺陷密度越大、以及晶格缺陷在硅表層的深度越大，PN結(jié)的漏電流也就越大，當(dāng)漏電流達到芯片不能容許的程度時，即出現(xiàn)芯片失效。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種P型高濃度摻雜硅及B⑶產(chǎn)品P溝道MOS管制作工藝，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中制作的P型高濃度摻雜硅由于晶格缺陷導(dǎo)致的漏電問題。本發(fā)明實施例提供的一種P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法，包括低壓淀積氧化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域；在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子；對注入的硼離子進行高溫退火。本發(fā)明實施例提供的一種B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管的制作工藝，包括對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子并擴散制作N型低濃度摻雜區(qū)；低壓淀積氮化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕氮化硅；生長二氧化硅場區(qū)氧化層，剝離氮化硅；高溫氧化生成柵氧化層；低壓淀積多晶硅層；對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕多晶硅層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子或砷離子并進行高溫退火制作N型高濃度摻雜區(qū)；低壓淀積氧化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火制作P型高濃度摻雜區(qū)。本發(fā)明實施例提供了一種P型高濃度摻雜硅及B⑶產(chǎn)品中P溝道MOS管制作工藝，該P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法中，首先低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，然后對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火。由于在本發(fā)明實施例制作P型高濃度摻雜硅前，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，因此可以大大緩減硼離子注入對硅表面的撞擊，同時使得硼離子注入能量在可實現(xiàn)的設(shè)備和工藝能力范圍內(nèi)，另一方面，在進行離子注入時，注入的為硼離子，由于硼離子的分子量比較小，因此注入的能量較小，對硅表層的撞擊減小，而且注入的雜質(zhì)不包含氟原子，避免了由氟原子導(dǎo)致的缺陷問題，從而減小了產(chǎn)生晶格缺陷的風(fēng)險，也降低了出現(xiàn)漏電的可能性。


圖1為一種P溝道MOS管的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一個PNP三極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的P型高濃度摻雜硅的工藝的實現(xiàn)過程；圖4為本發(fā)明實施例提供的P型高濃度摻雜硅的工藝的詳細(xì)實現(xiàn)過程；圖5為本發(fā)明實施例提供的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝；圖6為本發(fā)明實施例提供的制作N型高濃度摻雜區(qū)后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的制作N型高濃度摻雜區(qū)后，再次低壓淀積氧化硅介質(zhì)層之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的注入硼后的P型高濃度摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例提供的對注入的硼離子進行高溫退火后制作的P型高濃度摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例為了有效的降低BCD產(chǎn)品中的漏電問題，提供了一種P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法，在該制作工藝中，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火。由于在本發(fā)明實施例制作P型高濃度摻雜硅前，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，因此可以大大緩減硼離子注入對硅表面的撞擊，同時使得硼離子注入能量在可實現(xiàn)的設(shè)備和工藝能力范圍內(nèi)，另一方面，在進行離子注入時，注入的為硼離子，由于硼離子的分子量比較小，因此注入的能量較小，對硅表層的撞擊減小，而且注入的雜質(zhì)不包含氟原子，避免了由氟原子導(dǎo)致的缺陷問題，從而減小了產(chǎn)生晶格缺陷的風(fēng)險，也降低了出現(xiàn)漏電的可能性。下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明實施例進行詳細(xì)說明。圖3為本發(fā)明實施例提供的P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)過程，該過程包括以下步驟S301 低壓淀積氧化硅介質(zhì)層。S302 對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域。S303 在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子。其中硼的分子量為11，因此注入到硅表面相同的深度時，較注入二氟化硼所需的注入能量要小，并且，由于硼在硅中比二氟化硼在硅中更容易被激活，相同的退火溫度條件下，所需要的硼注入的劑量更小。S304 對注入的硼離子進行高溫退火。由于在本發(fā)明實施例制作P型高濃度摻雜硅前，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，因此可以大大緩減硼離子注入對硅表面的撞擊；另一方面，硼注入的能量、劑量和分子量都比二氟化硼要低很多，因此在注入過程中對硅表層的撞擊很小，在硅表層產(chǎn)生的晶格缺陷很少，絕大部分的晶格缺陷在后續(xù)的高溫退火工藝中被修復(fù)。從而可以降低采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題。另外，由于在P型高濃度摻雜硅制作的過程中，注入了硼離子，而不是二氟化硼，因此可以避免氟原子與干法刻蝕和離子注入產(chǎn)生的硅表層損傷以及其它缺陷相結(jié)合甚至成團狀形成永久晶格缺陷的可能。從而進一步降低了采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題。具體的為了有效的降低采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題，在本發(fā)明實施例中當(dāng)將硼離子注入到硅表層20 60納米深時，注入能量為25 35千電子伏。由于在制作P型高濃度摻雜硅中注入的硼離子更容易被激活，因此其注入的劑量較二氟化硼少，同時為了有效的降低采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題，在本發(fā)明實施例中硼離子的注入劑量為1X IO15 3X IO15原子/平方厘米。另外，由于P型高濃度摻雜硅中注入的硼離子，更容易在高溫環(huán)境下被激活成為有效的III族元素雜質(zhì)，因此根據(jù)各具體器件的參數(shù)目標(biāo)值設(shè)置合適的退火溫度，一般比傳統(tǒng)技術(shù)中的退火溫度低0 50攝氏度，較佳的其高溫退火的溫度為800 1000攝氏度。圖4為本發(fā)明實施例提供的P型高濃度摻雜硅的工藝的詳細(xì)實現(xiàn)過程，該過程包括以下步驟S401 低壓淀積氧化硅介質(zhì)層。S402 對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域。S403 在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，所述硼離子的注入劑量為IXlO15 3 X IO15原子/平方厘米，并且當(dāng)所述硼離子注入到硅表層20 60納米深時，注入能量為25 35千電子伏。S404 對注入的硼離子進行高溫退火，高溫退火的溫度為800 1000攝氏度。在B⑶產(chǎn)品中包括雙極型晶體管、CMOS以及DMOS等多種包含PN結(jié)的器件，在此難以一一羅列，僅以B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝為例進行說明。圖5為本發(fā)明實施例提供的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管的制作工藝，該工藝包括S501 對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子并擴散制作N型低濃度摻雜區(qū)。S502 低壓淀積氮化硅介質(zhì)層。S503 對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕氮化硅。S504 生長二氧化硅(場區(qū)氧化層)，剝離氮化硅。S505 高溫氧化生成柵氧化層。S506 低壓淀積多晶硅層。S507:對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕多晶硅層。S508 對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子或砷離子并進行高溫退火制作N型高濃度摻雜區(qū)。S509 低壓淀積氧化硅介質(zhì)層。S510:對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火制作P型高濃度摻雜區(qū)。另外，在本發(fā)明實施例中當(dāng)制作特征尺寸小于或等于1.0微米的BCD產(chǎn)品是，在步驟S507和步驟S508之間，還包括低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，采用等離子體進行回刻制作側(cè)
掉丄回ο當(dāng)制作特征尺寸大于1. 0微米的BCD產(chǎn)品時，則不需要制作側(cè)墻。具體的在制作P溝道MOS管時，N型低濃度摻雜區(qū)(N-區(qū))的形成，場區(qū)的形成，多晶硅柵的形成，側(cè)墻的制作，N型高濃度摻雜區(qū)的制作基本與現(xiàn)有技術(shù)相同，包括對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入相應(yīng)的雜質(zhì)離子并擴散，低壓淀積氮化硅介質(zhì)層，對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕氮化硅，生長二氧化硅(場區(qū)氧化層)，剝離氮化硅，高溫氧化生成柵氧化層，低壓淀積多晶硅層，對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕多晶硅層，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，采用等離子體進行回刻制作側(cè)墻，對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子或砷離子并進行高溫退火制作N型高濃度摻雜區(qū)。
圖6為本發(fā)明實施例提供的在制作B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管時，制作了 N型高濃度摻雜區(qū)后的結(jié)構(gòu)示意圖，在該圖中已經(jīng)通過在P型襯底上進行光刻、刻蝕、注入、擴散技術(shù)制作了 N型低濃度摻雜區(qū)、場區(qū)、多晶硅柵以及N型高濃度摻雜區(qū)。圖7為本發(fā)明實施例提供的制作N型高濃度摻雜區(qū)后，再次低壓淀積氧化硅介質(zhì)層之后的結(jié)構(gòu)示意圖，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層的厚度為20 60納米。圖8為本發(fā)明實施例提供的注入硼后的P型高濃度摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，在注入硼的過程中，需要對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子。具體的在進行硼離子的注入時，為了有效的降低采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題，在本發(fā)明實施例中當(dāng)將硼離子注入到硅表層20 60納米深時，注入能量為25 35千電子伏。由于在制作P型高濃度摻雜硅中注入的硼離子更容易被激活，因此其注入的劑量較二氟化硼少，同時為了有效的降低采用該工藝制作的P型高濃度摻雜硅與N型硅形成的PN結(jié)存在的漏電問題，在本發(fā)明實施例中硼離子的注入劑量為1X IO15 3X IO15原子/平方厘米。圖9為本發(fā)明實施例提供的對注入的硼離子進行高溫退火后制作的P型高濃度摻雜區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，具體的在進行高溫退火的過程中，由于P型高濃度摻雜硅中注入的硼離子，更容易在高溫環(huán)境下被激活成為有效的III族元素雜質(zhì)，因此根據(jù)各具體器件的參數(shù)目標(biāo)值設(shè)置合適的退火溫度，一般比傳統(tǒng)技術(shù)中的退火溫度低0 50攝氏度，較佳的其高溫退火的溫度為800 1000攝氏度。上述過程是以B⑶產(chǎn)品中P溝道MOS管制作工藝為例進行的說明，由于在B⑶產(chǎn)品還包括很多包含PN結(jié)的產(chǎn)品，例如雙極型晶體管、CMOS以及DMOS等。由于上述器件在進行PN結(jié)的制作時的制作工藝，基本與P溝道MOS管的制作工藝相同，因此相信本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以根據(jù)上述BCD產(chǎn)品中P溝道MOS管制作工藝，顯而易見的推知其他BCD產(chǎn)品中P型高濃度摻雜區(qū)的制作過程，在這里為了簡便就不一一贅述。本發(fā)明實施例提供了一種P型高濃度摻雜硅及B⑶產(chǎn)品中P溝道MOS管制作工藝，該P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法中，首先低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，然后對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火。由于在本發(fā)明實施例制作P型高濃度摻雜硅前，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，因此可以大大緩減硼離子注入對硅表面的撞擊，同時使得硼離子注入能量在可實現(xiàn)的設(shè)備和工藝能力范圍內(nèi)，另一方面，在進行離子注入時，注入的為硼離子，由于硼離子的分子量比較小，因此注入的能量較小，對硅表層的撞擊減小，而且注入的雜質(zhì)不包含氟原子，避免了由氟原子導(dǎo)致的缺陷問題，從而減小了產(chǎn)生晶格缺陷的風(fēng)險，也降低了出現(xiàn)漏電的可能性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法，其特征在于，包括低壓淀積氧化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域；在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子；對注入的硼離子進行高溫退火。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低壓淀積氧化硅介質(zhì)層的厚度為20 60納米。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼離子的注入劑量為1X IO15 3 X IO15原子/平方厘米。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述硼離子注入到硅表層20 60納米深時，注入能量為25 35千電子伏。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫退火在800 1000攝氏度下進行。
6.一種B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管的制作工藝，其特征在于，包括對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子并擴散制作N型低濃度摻雜區(qū)；低壓淀積氮化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕氮化硅；生長二氧化硅場區(qū)氧化層，剝離氮化硅；高溫氧化生成柵氧化層；低壓淀積多晶硅層；對襯底進行光刻，定義刻蝕區(qū)域，采用等離子體刻蝕多晶硅層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，注入磷離子或砷離子并進行高溫退火制作N型高濃度摻雜區(qū)；低壓淀積氧化硅介質(zhì)層；對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火制作P型高濃度摻雜區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝，其特征在于，當(dāng)制作特征尺寸小于或等于ι. O微米的BCD產(chǎn)品時，在刻蝕多晶硅層后，制作N型高濃度摻雜區(qū)之前，所述制作工藝還包括低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，采用等離子體進行回刻制作側(cè)墻。
8.如權(quán)利要求6所述的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝，其特征在于，在制作所述N型高濃度摻雜區(qū)之后，所述低壓淀積氧化硅介質(zhì)層的厚度為20 60納米。
9.如權(quán)利要求6所述的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝，其特征在于，在制作所述P型高濃度摻雜區(qū)時，所述硼離子的注入劑量為1 X IO15 3 X IO15原子/平方厘米。
10.如權(quán)利要求6所述的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝，其特征在于，在制作所述P型高濃度摻雜區(qū)時，當(dāng)所述硼離子注入到硅表層20 60納米深時，注入能量為25 35千電子伏。
11.如權(quán)利要求6所述的B⑶產(chǎn)品中的P溝道MOS管制作工藝，其特征在于，在制作所述P型高濃度摻雜區(qū)時，高溫退火在800 1000攝氏度的溫度下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種P型高濃度摻雜硅及BCD產(chǎn)品P溝道MOS管制作工藝，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中制作的P型高濃度摻雜硅由于晶格缺陷導(dǎo)致的漏電問題。該P型高濃度摻雜硅的工藝實現(xiàn)方法中，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，然后對襯底進行光刻，定義注入?yún)^(qū)域，在定義的注入?yún)^(qū)域內(nèi)，注入硼離子，對注入的硼離子進行高溫退火。由于在本發(fā)明實施例制作P型高濃度摻雜硅前，低壓淀積氧化硅介質(zhì)層，可以緩減硼離子注入對硅表面的撞擊，在進行離子注入時，注入的為硼離子，由于硼離子的分子量比較小，因此注入的能量較小，對硅表層的撞擊減小，而且注入的雜質(zhì)不包含氟原子，避免了由氟原子導(dǎo)致的缺陷問題，從而減小了產(chǎn)生晶格缺陷的風(fēng)險，也降低了出現(xiàn)漏電的可能性。
文檔編號H01L21/20GK102569084SQ201010608139
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者潘光燃 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司