專利名稱：Bcd工藝中的高壓mos晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及B⑶半導(dǎo)體工藝技術(shù)，尤其涉及一種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
B⑶工藝是一種單片集成工藝技術(shù)，這種技術(shù)能夠在同一芯片上制作Bipolar、 CMOS和DMOS器件，簡稱為B⑶工藝。由于B⑶工藝綜合了以上三種器件各自的優(yōu)點，這使 B⑶工藝成為集成電路的主流工藝技術(shù)。BCD工藝可以對于不同的電路選擇不同的器件來達到相應(yīng)電子電路器件的最優(yōu)化，實現(xiàn)整個電路的低功耗、高集成度、高速度、高驅(qū)動能力的要求。BCD工藝是電源管理、 顯示驅(qū)動、汽車電子等IC制造工藝的上佳選擇，具有廣闊的市場前景。但是BCD工藝中的 MOS晶體管耐壓不高，這就限制了 B⑶工藝在一些領(lǐng)域的應(yīng)用空間。公開號為CN101111942A的中國專利文獻中公開了一種PMOS晶體管及其形成方法，圖1示出了該PMOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)圖，其以P型摻雜的硅襯底為基礎(chǔ)，在其上形成有 N型的下外延層(即N型埋層NBL)，在N型埋層NBL上形成有P型的上外延層，之后在P型的上外延層的一部分中形成N阱，保留的另一部分P型上外延層作為P漂移，之后再形成場氧化層100、柵介質(zhì)層101、柵電極G、源極S和漏極D。此外，所公開的PMOS晶體管結(jié)構(gòu)中， 在N阱和N型埋層NBL之間還形成有P型埋層PBL。但是，以上方法與B⑶工藝的兼容性存在以下問題1、所述PMOS晶體管，其先做N 型埋層，然后再在N型埋層中做P型埋層，則P型埋層區(qū)域需要將該區(qū)域的N型埋層反型后形成，P型埋層形成時需要較高的劑量，在BCD工藝中，如果P型埋層劑量較高的話，在外延時會出現(xiàn)自摻雜現(xiàn)象，而且P型埋層劑量越高，自摻雜現(xiàn)象越明顯，該現(xiàn)象會導(dǎo)致外延濃度分布異常，繼而導(dǎo)致器件參數(shù)異常；2、所述PMOS晶體管，其P漂移區(qū)使用P型上外延層，若所述PMOS晶體管用于B⑶工藝中，因B⑶工藝中外延層的濃度較低，則P漂移區(qū)的濃度較低，在進行場氧化層生長時，因氧化層的“吸硼排磷”作用，在P漂移區(qū)的場氧化層下方很容易形成N型反型層，導(dǎo)致器件失效。所述以上方法與BCD工藝的兼容性較差，不能很好的應(yīng)用于B⑶工藝中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法，使其形成過程與BCD工藝相兼容。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，包括提供第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第二摻雜類型的埋層，然后形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反；使用離子注入法在所述半導(dǎo)體層中形成并列的第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱；在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層和場氧化層上形成柵電極，所述柵電極具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱上方的柵介質(zhì)層上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層上；在所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)。可選地，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。可選地，所述使用離子注入法形成所述第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱包括，使用P阱掩模版定位所述第一摻雜類型的阱的位置并注入硼離子，注入能量為90至 IlOKeV,注入劑量為5E12至5E13/cm2 ；使用N阱掩模版定位所述第二摻雜類型的阱的位置并注入磷離子，注入能量為70至90KeV，注入劑量為1E12至lE13/cm2。可選地，所述在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層包括在所述半導(dǎo)體層上形成掩膜層并對其進行圖形化，定義出所述場氧化層的圖形；以所述圖形化的掩膜層上形成光刻膠層并對其進行圖形化，暴露出P阱的區(qū)域；以圖形化后的光刻膠層和圖形化后的掩膜層為掩膜，對所述半導(dǎo)體層進行氧化， 形成所述場氧化層。可選地，形成所述場氧化層之前還包括對所述場氧化層的區(qū)域進行離子注入，注入離子為P型離子。可選地，對所述場氧化層的區(qū)域進行離子注入中的注入離子為硼離子，注入能量為25至50KeV，注入劑量為5E13至lE14/cm2?？蛇x地，在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層之后、形成所述柵介質(zhì)層之前， 還包括對所述半導(dǎo)體層的表面進行犧牲氧化，并以所述場氧化層為掩膜對所述半導(dǎo)體層進行離子注入，以調(diào)節(jié)閾值電壓?？蛇x地，以所述場氧化層為掩膜對半導(dǎo)體層進行的離子注入為硼離子注入，注入能量在25 40KeV之間可選，劑量在1. 0E12 3. 0E12/cm2之間可選?？蛇x地，所述柵介質(zhì)層厚度為150~350A之間可選?？蛇x地，所述柵電極的形成方法包括形成多晶硅層；對所述多晶硅層進行離子注入，注入離子為磷離子，注入能量為35 45KeV，劑量為2E15 8E15/cm2之間可選；對所述多晶硅層進行圖形化，形成柵電極。可選地，所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)的方法為首先使用光刻版定位出源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域， 對其進行輕摻雜離子注入。輕摻雜離子注入中注入離子為P型離子，具體為硼離子，注入能量為35 45KeV，劑量為2E13/cm2，注入后進行退火，退火溫度為800 900°C之間可選，退火時間為0. 5 2H之間可選?？蛇x地，使用外延生長法形成所述半導(dǎo)體層。
可選地，埋層的形成方法為，使用光刻掩膜版定位出N型摻雜的埋層的區(qū)域，然后進行離子注入并退火。可選地，所述注入的離子為銻離子，注入能量為55 65KeV，劑量在1E15 2E15/ cm2之間可選，N型摻雜的埋層的退火溫度在1000 1250°C之間可選，時間在0. 5 2H之間可選?？蛇x地，在所述柵電極的第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)包括使用光刻版定位出所述源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域，對其進行輕摻雜離子注入；在所述柵電極周圍形成側(cè)墻；以所述側(cè)墻為掩膜對所述源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域進行源漏離子注入，所述源漏離子注入的注入劑量大于所述輕摻雜離子注入的注入劑量?？蛇x地，在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層的過程中，還在所述第二摻雜類型的阱中和/或第一摻雜類型的阱與第二摻雜類型的阱之間形成場氧化層。本發(fā)明還提供了一種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，包括第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；第二摻雜類型的埋層，位于半導(dǎo)體襯底中；第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和埋層，所述第二摻雜類型與所述第一摻雜類型相反；第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱，并列位于所述半導(dǎo)體層中；場氧化層，位于所述第一摻雜類型的阱中；柵介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體層；柵電極，位于所述柵介質(zhì)層和場氧化層上，所述柵電極具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱上方的柵介質(zhì)層上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層上；源區(qū)，位于所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中；漏區(qū)，位于所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中?？蛇x地，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述場氧化層的長度為 2至6 μ m，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向?？蛇x地，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述場氧化層具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述場氧化層的第一側(cè)位于所述柵電極下方，第二側(cè)靠近所述漏區(qū)，所述場氧化層的第一側(cè)與所述第二摻雜類型的阱位于柵電極下方的邊界的距離為0至6 μ m?？蛇x地，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述柵電極位于所述場氧化層上的部分的長度為1至4μπι，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向。可選地，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述柵電極位于所述場氧化層以外的部分的長度為3至6μπι，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向?？蛇x地，所述高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)還包括位于所述柵電極周圍的側(cè)墻?？蛇x地，所述高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)還包括位于所述側(cè)墻下方的半導(dǎo)體層中的輕摻雜區(qū)，所述輕摻雜區(qū)的摻雜類型與所述源區(qū)和漏區(qū)相同，摻雜濃度小于所述源區(qū)和漏區(qū)的摻雜濃度。
可選地，所述柵介質(zhì)層厚度為150~350A之間可選?？蛇x地，所述高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)還包括位于所述第二摻雜類型的阱中和/或第一摻雜類型的阱與第二摻雜類型的阱之間形成場氧化層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例的BCD工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法中，在第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底上形成第二摻雜類型的埋層、半導(dǎo)體層，之后使用離子注入法在半導(dǎo)體層中形成并列的第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱，然后再形成場氧化層、柵介質(zhì)層、柵電極、源區(qū)和漏區(qū)。上述方法中，使用離子注入來形成不同摻雜類型的阱以作為器件的溝道區(qū)和漂移區(qū)，所述阱的注入濃度是基于實際流水試驗得到的結(jié)果，不僅能較好的兼顧高壓MOS 管的性能，而且能夠與B⑶工藝兼容，使B⑶工藝中有用到阱的器件，如電容、電阻、雙極晶體管、低壓MOS管、DMOS管等性能良好，有效地節(jié)省掩膜版和注入工藝，更加經(jīng)濟實用。進一步的，本發(fā)明實施例中的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法中，所形成的高壓MOS晶體管為PMOS晶體管，其中第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，在形成場氧化層之前還對場氧化層的區(qū)域進行離子注入，注入離子為P型離子，防止了形成場氧化層時由于場氧化層對P型離子的吸附作用而導(dǎo)致表面的離子摻雜濃度變淡的問題。此外，本實施例的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)中，采用第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱來作為器件的漂移區(qū)和溝道區(qū)，能夠與BCD工藝兼容。而且本實施例還對柵電極、場氧化層的相關(guān)尺寸進行了優(yōu)選，使其能夠耐受更高的電壓。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種PMOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法的流程示意圖；圖3至圖9是本發(fā)明實施例的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法中各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)中的PMOS晶體管形成方法中，首先形成P型的上外延層，然后再在其中形成N阱，使用該N阱和保留的一部分P型上外延層分別作為器件的溝道區(qū)和漂移區(qū)，但是該方法的與BCD工藝的兼容性較差。本發(fā)明實施例的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法中，采用不同摻雜類型的阱作為器件的溝道區(qū)和漂移區(qū)，從而能夠與BCD工藝兼容，而且可以節(jié)省掩膜版和注入工藝，更加經(jīng)濟使用。進一步的，本發(fā)明實施例中所形成的是PMOS晶體管，其中第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，在形成場氧化層之前還對場氧化層的區(qū)域進行離子注入，注入離子為P 型離子，防止了形成場氧化層時由于場氧化層對P型離子的吸附作用而導(dǎo)致表面的離子摻雜濃度變淡的問題。下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。圖2示出了本發(fā)明實施例的BCD工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法的流程示意圖，包括步驟S 11，提供第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第二摻雜類型的埋層，然后形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反；步驟S12，使用離子注入法在所述半導(dǎo)體層中形成并列的第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱；步驟S13，在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層；步驟S14，形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的柵介質(zhì)層；步驟S15，在所述柵介質(zhì)層和場氧化層上形成柵電極，所述柵電極具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱上方的柵介質(zhì)層上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層上；步驟S16，在所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)。圖3至圖9示出了本發(fā)明實施例的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，下面結(jié)合圖2和圖 3至圖9進行詳細說明。首先結(jié)合圖2和圖3，執(zhí)行步驟S11，提供第一摻雜類型(本實施例中以形成PMOS 晶體管為例，第一摻雜類型具體為P型)的半導(dǎo)體襯底10，在所述半導(dǎo)體襯底10上形成第二摻雜類型(本實施例中具體為N型)的埋層11，然后形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體層12， 所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反。半導(dǎo)體襯底10可以是硅襯底、鍺硅襯底、III-V族元素化合物襯底、或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體材料襯底，本實施例中采用的是硅襯底，更具體的，該硅襯底的晶向為<100>，電阻率為10 20 Ω · cm。進一步，半導(dǎo)體襯底10還可以經(jīng)過初始氧化而在其表面形成厚度為0. 2 0. 6 μ m 的氧化層(圖中未示出)。在本實施例中，具體的埋層11的形成方法為，使用光刻掩膜版定位出N型摻雜的埋層11的區(qū)域，然后進行離子注入并退火。本實施例中注入的離子為銻離子，注入能量為 55 65KeV，劑量在1E15 2E15/cm2之間可選，N型摻雜的埋層11的退火溫度在1000 1250°C之間可選，時間在0. 5 2H之間可選。在形成埋層11之后，使用外延生長法形成半導(dǎo)體層12。作為優(yōu)選的實施例，在外延生長之前首先使用1 10 1 20的氫氟酸進行清洗。本實施例所形成的半導(dǎo)體層12 的厚度為3.0 10.0 μ m，電阻率為1.0 3.0 Ω · cm，摻雜類型為N型。結(jié)合圖2和圖4，執(zhí)行步驟S12，使用離子注入法在所述半導(dǎo)體層12中形成并列的第一摻雜類型的阱14和第二摻雜類型的阱13。具體的，本實施例中第一摻雜類型為P型， 第二摻雜類型為N型。另外，作為示意，圖4中同時示出了 P阱14兩側(cè)的N阱13。具體的，在步驟S12中，形成N阱13和P阱14之前，可以在半導(dǎo)體層12的表面生長薄氧化層15，其厚度為300A~600A之間可選；之后使用N阱掩模版定位N阱13的位置并注入磷離子，注入能量為70至90KeV，注入劑量為1E12至lE13/cm2 ；然后使用P阱掩模版定位P阱14的位置并注入硼離子，注入能量為90至1 IOKeV,注入劑量為5E12至5E13/cm2。 當然，在其他具體實施例中，N阱13和P阱14的形成次序可以交換，而且所選用的注入離
9子也可以是其他同類型的離子。形成N阱13和P阱14之后，可以將薄氧化層15去除。本實施例中采用離子注入形成P阱14和N阱13，P阱14用作器件的漂移區(qū)，N阱 13用作器件的溝道區(qū)，其工藝過程屬于B⑶工藝中的常規(guī)雙阱工藝，能夠與B⑶工藝兼容， 更加經(jīng)濟實用。結(jié)合圖2和圖7，執(zhí)行步驟S13，在所述第一摻雜類型的阱14中形成場氧化層16 ； 執(zhí)行步驟S14，形成覆蓋所述半導(dǎo)體層12的柵介質(zhì)層17。下面對步驟S13和S14的具體過程進行描述。首先參考圖5，首先在半導(dǎo)體層12 的表面上形成墊氧化層151，然后在墊氧化層151上形成掩膜層152，掩膜層152的材料為 SiN，對掩膜層152進行圖形化，定義出場氧化層16的圖形。其中墊氧化層151的厚度為 200~500A可選。掩膜層152的圖形化過程可以包括光刻、刻蝕等步驟。在其他具體實施例中，掩膜層152的材料還可以是其他本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的硬掩膜材料。之后參考圖6，在圖形化后的掩膜層152上形成光刻膠層153并對其進行圖形化， 暴露出P阱14的區(qū)域。優(yōu)選的，光刻膠層153圖形化過程中所使用的掩膜版可以是之前形成P阱14的P阱掩膜版，以節(jié)省額外的掩膜版的開銷。之后，以圖形化后的光刻膠層153和圖形化后的掩膜層152為掩膜，將要形成場氧化層的區(qū)域(該區(qū)域也可稱為P型埋溝區(qū)域) 進行離子注入，注入離子為P型離子，本實施例中具體為硼離子，注入能量為25至50KeV，注入劑量為5E13至lE14/cm2，注入之后將圖形化后的光刻膠層153去除。當然，在其他具體實施例中，在P型埋溝區(qū)域注入的離子還可以是其他P型離子，如銦離子等。由于后續(xù)將要形成場氧化層，而較厚的場氧化層對于P型離子具有離子吸附作用，使得P阱14表面的摻雜濃度下降，本實施例中通過對P型埋溝區(qū)域進行離子注入，增大了該區(qū)域的離子濃度，從而可以抵消后續(xù)形成場氧化層時的吸附作用，防止場氧化層的吸附作用導(dǎo)致表面摻雜濃度下降的問題。需要說明的是，在P阱14中形成場氧化層16的過程中，還可以在N阱13中和/ 或N阱13和P阱14之間一并形成場氧化層。具體的，在本實施例中，還同時在N阱13中以及N阱13和P阱14之間形成了場氧化層16，以作為器件之間的隔離。之后結(jié)合圖6和圖7，在去除圖形化后的光刻膠層153去除之后，以圖形化后的掩膜層152為掩膜，對半導(dǎo)體層12進行氧化，氧化的方法可以是局部硅氧化(L0C0Q等，在P 阱14中形成場氧化層16。形成場氧化層16之后，還可以對半導(dǎo)體層12的表面進行犧牲氧化，形成犧牲氧化層(圖中未示出)，犧牲氧化層的厚度為300~500A可選；之后以場氧化層16為掩膜對半導(dǎo)體層12進行離子注入，以調(diào)節(jié)器件的閾值電壓，具體的，注入離子可以為硼離子，注入能量在25 40KeV之間可選，劑量在1. 0E12 3. 0E12/cm2之間可選。當然，在調(diào)節(jié)閾值電壓的注入過程中，也可以使用掩膜版對需要調(diào)節(jié)閾值電壓的區(qū)域進行定位。之后，形成覆蓋半導(dǎo)體層12的柵介質(zhì)層17，其厚度為150~350A之間可選，其形成方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法。結(jié)合圖2和圖8，執(zhí)行步驟S 15，在所述柵介質(zhì)層17和場氧化層16上形成柵電極 18，所述柵電極18具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱 13上方的柵介質(zhì)層17上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層16上。更具體的，柵電極18橫跨N 阱13和P阱14，并覆蓋在P阱中的場氧化層16上。
本實施例中柵電極18的材料為多晶硅，其形成方法可以包括首先使用CVD形成多晶硅層，其厚度為2500~4000A之間可選；之后對該多晶硅層進行離子注入，本實施例中注入離子為磷離子，注入能量為35 45KeV，劑量為2E15 8E15/cm2之間可選；然后通過光刻、刻蝕等工藝對多晶硅層進行圖形化，形成柵電極18。結(jié)合圖2和圖9，執(zhí)行步驟S16，在所述柵電極18第一側(cè)的第二摻雜類型的阱13 中形成源區(qū)20，在所述柵電極18第二側(cè)的第一摻雜類型的阱14中形成漏區(qū)21。具體的，在本實施例中，首先使用光刻版定位出源區(qū)20和漏區(qū)21的區(qū)域，對其進行輕摻雜離子注入。本實施例中輕摻雜離子注入中注入離子為P型離子，具體為硼離子，注入能量為35 45KeV，劑量為2E13/cm2，注入后進行退火，退火溫度為800 900°C之間可選，退火時間為0. 5 2H之間可選。在輕摻雜離子注入之后，在柵電極18周圍形成側(cè)墻(spacer) 22，側(cè)墻22的材料可以是氧化硅、氮化硅等等。然后以側(cè)墻22為掩膜對源區(qū)20和漏區(qū)21的區(qū)域進行源漏離子注入，源漏離子注入的注入劑量大于之前的輕摻雜離子注入的注入劑量。具體的，本實施例中，源漏離子注入的注入離子為硼離子，注入能量為75 85KeV，注入劑量為1E15 4E15/ cm2。源漏離子注入之后可以進行退火以激活注入的離子，退火溫度為850 900°C之間可選，退火時間在10 60min之間可選。由于側(cè)墻22的遮擋作用，經(jīng)過源漏離子注入之后， 側(cè)墻22下方的半導(dǎo)體層12中保留有輕摻雜區(qū)19。之后，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，可以形成覆蓋整個器件的介質(zhì)層，然后對介質(zhì)層進行刻蝕并暴露出源極20、漏極21和柵電極 18，然后形成金屬布線將器件的各個電極弓I出。至此，本實施例所提供的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括 第一摻雜類型(本實施例中具體為P型)的半導(dǎo)體襯底10 ；第二摻雜類型的埋層11，位于半導(dǎo)體襯底10中；第二摻雜類型(本實施例中具體為N型)的半導(dǎo)體層12，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10和埋層11 ；第一摻雜類型的阱14和第二摻雜類型的阱13，并列位于半導(dǎo)體層12 中；場氧化層16，位于第一摻雜類型的阱14、第二摻雜類型的阱13、或第一摻雜類型的阱14 與第二摻雜類型的阱13之間；柵介質(zhì)層17，覆蓋半導(dǎo)體層12 ；柵電極18，位于柵介質(zhì)層17 和場氧化層16上，柵電極18具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至第二摻雜類型的阱13上方的柵介質(zhì)層17上，第二側(cè)延伸至場氧化層16上；源區(qū)20，位于柵電極18第一側(cè)的第二摻雜類型的阱13中；漏區(qū)21，位于柵電極18第二側(cè)的第一摻雜類型的阱14中。此外，本實施例的器件結(jié)構(gòu)還包括位于柵電極18周圍的側(cè)墻22和側(cè)墻22下方的半導(dǎo)體層中的輕摻雜區(qū)19，輕摻雜區(qū)19的摻雜類型與源區(qū)20和漏區(qū)21相同，摻雜濃度小于源區(qū)20和漏區(qū)21的摻雜濃度。與背景技術(shù)中所提及的器件有所不同，本實施例的器件結(jié)構(gòu)中，N阱13下方并沒有形成P型埋層。如果加入P型埋層的話，會導(dǎo)致N型摻雜的埋層11的結(jié)變淡變短，使得P 阱14-N型摻雜的埋層Il-P型摻雜的半導(dǎo)體襯底10這個寄生的PNP管的β變大，導(dǎo)致寄生漏電流增加。由于本實施例的器件結(jié)構(gòu)中在N阱13下方?jīng)]有P型摻雜的埋層，因此避免了上述問題。作為一個優(yōu)選的實施例，場氧化層16的長度d2為2至6 μ m，長度d2沿源區(qū)20至漏區(qū)21的方向；場氧化層16具有第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)位于柵電極18下方，第二側(cè)靠近漏區(qū)21，場氧化層16的第一側(cè)與第一摻雜類型的阱14位于柵電極18下方的邊界的距離dl為0至6 μ m ；柵電極18位于場氧化層16上的部分的長度d4為1至4 μ m，長度d4沿源區(qū)20至漏區(qū)21的方向；柵電極18位于場氧化層16以外的部分的長度d3為3至6 μ m， 長度d3沿源區(qū)20至漏區(qū)21的方向。發(fā)明人使用工藝模擬器TSUPREM-4和器件模擬器Medici對本實施例形成的器件結(jié)構(gòu)(具體為PMOS晶體管)進行了仿真，其中長度dl對器件耐壓的影響如下表所示
長度dlOum0. 5umIum耐壓29. 8V28. 2V26. 8V長度d3對器件耐壓的影響如下表所示
長度d33um4um5um6um耐壓29. 9V30. 3V30. 8V30. IV由上述仿真結(jié)果可見，采用本實施例所采用的優(yōu)選的尺寸范圍，可以使得器件具有較高的耐受電壓。需要說明的是，本實施例中是以PMOS晶體管為例進行說明的，在其他具體實施例中，也可以在部分區(qū)域摻雜類型不變的條件下，通過改變其他區(qū)域的摻雜類型、調(diào)整長度 dl-d4的大小來形成NMOS晶體管，即第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型，并對離子注入的能量、劑量、摻雜區(qū)域的摻雜濃度作相應(yīng)調(diào)整。當然，也可以在半導(dǎo)體層12的摻雜類型不變的前提下，改變其他區(qū)域的摻雜類型，從而實現(xiàn)NMOS晶體管的形成過程。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟提供第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第二摻雜類型的埋層，然后形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反；使用離子注入法在所述半導(dǎo)體層中形成并列的第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱；在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層和場氧化層上形成柵電極，所述柵電極具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)， 其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱上方的柵介質(zhì)層上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層上；在所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，所述使用離子注入法形成所述第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱包括，使用P阱掩模版定位所述第一摻雜類型的阱的位置并注入硼離子，注入能量為90至IlOKeV,注入劑量為5E12 至5E13/cm2 ；使用N阱掩模版定位所述第二摻雜類型的阱的位置并注入磷離子，注入能量為70至90KeV，注入劑量為1E12至lE13/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于， 所述在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層包括在所述半導(dǎo)體層上形成掩膜層并對其進行圖形化，定義出所述場氧化層的圖形；以所述圖形化的掩膜層上形成光刻膠層并對其進行圖形化，暴露出P阱的區(qū)域；以圖形化后的光刻膠層和圖形化后的掩膜層為掩膜，對所述半導(dǎo)體層進行氧化，形成所述場氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，形成所述場氧化層之前還包括對所述場氧化層的區(qū)域進行離子注入，注入離子為P型離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，對所述場氧化層的區(qū)域進行離子注入中的注入離子為硼離子，注入能量為25至50KeV，注入劑量為 5E13 至 lE14/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于， 在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層之后、形成所述柵介質(zhì)層之前，還包括對所述半導(dǎo)體層的表面進行犧牲氧化，并以所述場氧化層為掩膜對所述半導(dǎo)體層進行離子注入，以調(diào)節(jié)閾值電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，以所述場氧化層為掩膜對半導(dǎo)體層進行的離子注入為硼離子注入，注入能量在25 40KeV之間可選，劑量在1. 0E12 3. 0E12/cm2之間可選。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于， 所述柵介質(zhì)層厚度為150~350A之間可選。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，所述柵電極的形成方法包括形成多晶硅層；對所述多晶硅層進行離子注入，注入離子為磷離子，注入能量為35 45KeV，劑量為 2E15 8E15/cm2之間可選；對所述多晶硅層進行圖形化，形成柵電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于， 所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)的方法為首先使用光刻版定位出源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域，對其進行輕摻雜離子注入。輕摻雜離子注入中注入離子為P型離子，具體為硼離子，注入能量為35 45KeV， 劑量為2E13/cm2，注入后進行退火，退火溫度為800 900°C之間可選，退火時間為0. 5 2H之間可選。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，使用外延生長法形成所述半導(dǎo)體層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，埋層的形成方法為，使用光刻掩膜版定位出N型摻雜的埋層的區(qū)域，然后進行離子注入并退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，所述注入的離子為銻離子，注入能量為陽 65KeV，劑量在1E15 2E15/cm2之間可選，N型摻雜的埋層的退火溫度在1000 1250°C之間可選，時間在0. 5 2H之間可選。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，在所述柵電極的第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中形成源區(qū)，在所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中形成漏區(qū)包括使用光刻版定位出所述源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域，對其進行輕摻雜離子注入；在所述柵電極周圍形成側(cè)墻；以所述側(cè)墻為掩膜對所述源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域進行源漏離子注入，所述源漏離子注入的注入劑量大于所述輕摻雜離子注入的注入劑量。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管的制造方法，其特征在于，在所述第一摻雜類型的阱中形成場氧化層的過程中，還在所述第二摻雜類型的阱中和/或第一摻雜類型的阱與第二摻雜類型的阱之間形成場氧化層。
17.—種B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；第二摻雜類型的埋層，位于半導(dǎo)體襯底中；第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和埋層，所述第二摻雜類型與所述第一摻雜類型相反；第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱，并列位于所述半導(dǎo)體層中；場氧化層，位于所述第一摻雜類型的阱中；柵介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體層；柵電極，位于所述柵介質(zhì)層和場氧化層上，所述柵電極具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)，其中第一側(cè)延伸至所述第二摻雜類型的阱上方的柵介質(zhì)層上，第二側(cè)延伸至所述場氧化層上；源區(qū)，位于所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中；漏區(qū)，位于所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述場氧化層的長度為2至6 μ m，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述場氧化層具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述場氧化層的第一側(cè)位于所述柵電極下方，第二側(cè)靠近所述漏區(qū)，所述場氧化層的第一側(cè)與所述第二摻雜類型的阱位于柵電極下方的邊界的距離為0至6 μ m。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述柵電極位于所述場氧化層上的部分的長度為1 至4 μ m，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型，所述柵電極位于所述場氧化層以外的部分的長度為 3至6μπι，所述長度沿所述源區(qū)至漏區(qū)的方向。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述柵電極周圍的側(cè)墻。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述側(cè)墻下方的半導(dǎo)體層中的輕摻雜區(qū)，所述輕摻雜區(qū)的摻雜類型與所述源區(qū)和漏區(qū)相同，摻雜濃度小于所述源區(qū)和漏區(qū)的摻雜濃度。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵介質(zhì)層厚度為150~350A之間可選。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的B⑶工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述第二摻雜類型的阱中和/或第一摻雜類型的阱與第二摻雜類型的阱之間形成場氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述BCD工藝中的高壓MOS晶體管結(jié)構(gòu)包括第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；第二摻雜類型的埋層，位于半導(dǎo)體襯底中；第二摻雜類型的半導(dǎo)體層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和埋層；第一摻雜類型的阱和第二摻雜類型的阱，并列位于所述半導(dǎo)體層中；場氧化層，位于所述第一摻雜類型的阱中；柵介質(zhì)層，覆蓋所述半導(dǎo)體層；柵電極，位于所述柵介質(zhì)層和場氧化層上；源區(qū)，位于所述柵電極第一側(cè)的第二摻雜類型的阱中；漏區(qū)，位于所述柵電極第二側(cè)的第一摻雜類型的阱中。本發(fā)明可以與BCD工藝兼容，并避免場氧化層對P型離子的吸附作用導(dǎo)致的摻雜濃度低的問題。
文檔編號H01L29/06GK102263034SQ201110231689
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者孫樣慧, 岳志恒, 聞永祥, 陳洪雷 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司