本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝，特別是涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，還涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法。

背景技術(shù)：

對于橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(LDMOSFET)，其中的一種結(jié)構(gòu)在漏極與源極之間形成有淺槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)，我們稱之為STI結(jié)構(gòu)橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。由于該器件在部分應(yīng)用中需要具有較高的擊穿耐壓(off-BV)，因此如何在不增加LDMOS面積的前提下提高器件的off-BV，是需要解決的一個問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種具有高off-BV的STI結(jié)構(gòu)橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。

一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，包括步驟：提供形成有第一N阱、第一P阱以及淺槽隔離結(jié)構(gòu)的晶圓；所述淺槽隔離結(jié)構(gòu)包括溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)；在所述晶圓表面淀積形成高溫氧化膜；對所述高溫氧化膜進(jìn)行光刻和干法刻蝕，刻蝕掉的厚度小于所述高溫氧化膜的厚度，使未被光刻膠覆蓋的區(qū)域也得以保留一層高溫氧化膜作為刻蝕緩沖層；進(jìn)行濕法腐蝕，將未被光刻膠覆蓋區(qū)域的刻蝕緩沖層去除，其余的高溫氧化膜在所述光刻膠下方形成迷你氧化層；進(jìn)行第二N阱和第二P阱的光刻和離子注入從而在所述第一N阱內(nèi)形成第二N阱，以及在所述第一P阱內(nèi)形成第二P阱；所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)從所述第二N阱表面向下延伸至內(nèi)部，所述迷你氧化層位于所述第二N阱上，且迷你氧化層一端搭接于所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的第一端上，所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的第一端為靠近所述第一P阱的一端；在所述晶圓表面形成多晶硅柵和柵氧層；所述多晶硅柵和柵氧層一端搭接于所述第二P阱上，另 一端延伸至所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的第一端且覆蓋所述迷你氧化層；光刻并注入N型離子，在所述第二N阱內(nèi)靠近所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)與第一端相對的第二端旁邊的位置形成漏極，同時在所述第二P阱內(nèi)形成源極。

在其中一個實(shí)施例中，所述對所述高溫氧化膜進(jìn)行光刻和干法刻蝕的步驟中，保留的刻蝕緩沖層的厚度為70～150埃。

在其中一個實(shí)施例中，所述進(jìn)行濕法腐蝕的步驟后，所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的邊緣比所述第一N阱的表面高出200～400埃。

在其中一個實(shí)施例中，所述在所述晶圓表面淀積形成高溫氧化膜的步驟是在750～850攝氏度下淀積形成二氧化硅。

在其中一個實(shí)施例中，所述在所述晶圓表面淀積形成高溫氧化膜的步驟的反應(yīng)氣體是N₂O和SiH₂Cl₂。

在其中一個實(shí)施例中，所述在晶圓表面淀積形成高溫氧化膜的步驟之后，所述進(jìn)行濕法腐蝕的步驟之前，還包括對晶圓進(jìn)行熱推阱的步驟。

在其中一個實(shí)施例中，所述進(jìn)行濕法腐蝕的步驟是采用固定腐蝕時間的方法進(jìn)行腐蝕。

在其中一個實(shí)施例中，所述在晶圓表面淀積形成高溫氧化膜的步驟之前，還包括對晶圓表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的步驟。

還有必要提供一種具有高off-BV的STI結(jié)構(gòu)橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法。

橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，包括襯底，襯底內(nèi)的第一N阱、第一P阱，第一N阱表面的第二N阱，第一P阱表面的第二P阱，襯底上的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺槽隔離結(jié)構(gòu)包括從第二N阱表面向下延伸至內(nèi)部的溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)，所述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管還包括設(shè)于所述第二P阱表面的源極，設(shè)于所述第二N阱表面、且位于溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第二P阱一端旁邊的位置的漏極，柵極、包括多晶硅柵和柵氧層，所述柵極的一端搭接于所述第二P阱上，另一端延伸至所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)上，還包括迷你氧化層，所述迷你氧化層一端搭接于所述溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)靠近所述第二P阱的一端上，另一端延伸至所述第二N阱上，且所述迷你氧化層被所述 多晶硅柵極所覆蓋。

上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管及其制造方法，通過在STI結(jié)構(gòu)LDMOS的溝道區(qū)靠近漂移區(qū)一側(cè)增加一塊迷你氧化層，可以在不增加LDMOS面積的情況下，大幅度地提高LDMOS的off-BV。

附圖說明

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，且并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的剖面示意圖；

圖2是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“豎直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

圖1是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的剖面示意圖。圖示的是一個NLDMOS，包括襯底10，襯底10內(nèi)的第一N阱22、第一P阱24，第一N阱22表面的第二N阱32，第一P阱24表面的第二P阱34，襯底10上的淺槽隔離結(jié)構(gòu)，其中淺槽隔離結(jié)構(gòu)包括從第二N阱32表面向下延伸至內(nèi)部的溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)42；橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管還包括設(shè)于第二P阱34表面的源極74，設(shè)于第二N阱32表面、且位于溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)42遠(yuǎn)離第二P阱34一端旁邊的位置的漏極72，柵極、包括多晶硅柵62和柵氧層(圖1中未示)，柵極的一端搭接于第二P阱34上，另一端延伸至溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)42上。橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管還包括迷你氧化層52(mini-oxide)。迷你氧化層52一端搭接于溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)42靠近第二P阱34的一端(即遠(yuǎn)離漏極72的一端)，另一端延伸至第二N阱32上，且迷你氧化層52被多晶硅柵極52所覆蓋。圖1中所示橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管為一個左右對稱的結(jié)構(gòu)。橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管還包括位于第二P阱34內(nèi)、源極74遠(yuǎn)離柵極一側(cè)的P型重?fù)诫s區(qū)76。

上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，通過在STI結(jié)構(gòu)LDMOS的溝道區(qū)靠近漂移區(qū)一側(cè)增加一塊迷你氧化層52，可以在不增加LDMOS面積的情況下，大幅度地提高LDMOS的off-BV。

本發(fā)明還提供一種前述LDMOSFET的制造方法。圖2是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法的流程圖，包括下列步驟：

S210，提供形成有第一N阱、第一P阱以及淺槽隔離結(jié)構(gòu)的晶圓。

在本實(shí)施例中，是提供硅襯底晶圓后，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員習(xí)知的工藝形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)，再通過光刻及離子注入形成第一N阱和第一P阱。其中，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管為STI結(jié)構(gòu)LDMOS，因此淺槽隔離結(jié)構(gòu)包括設(shè)于源極和漏極間的溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)。第一N阱和第一P阱分別是高壓N阱(HV Nwell)和高壓P阱(HV Pwell)。

S220，在晶圓表面淀積形成高溫氧化膜。

在本實(shí)施例中，高溫氧化膜(High Temperature Oxide,HTO)是采用低溫爐管在750～850攝氏度淀積形成的二氧化硅(可能會同時生產(chǎn)其他價態(tài)的硅氧化 物)，采用SiH₂Cl₂和N₂O作為反應(yīng)氣體。

在本實(shí)施例中，執(zhí)行步驟S220之前，還包括對晶圓表面進(jìn)行平坦化處理的步驟。具體可以是進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，CMP完成后應(yīng)保證溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的邊緣比于周圍的襯底(有源區(qū))高200-400埃。

S230，對高溫氧化膜進(jìn)行光刻和干法刻蝕，并留下一薄層作為刻蝕緩沖層。

采用兩步刻蝕的方案，步驟S230中先進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕掉的厚度小于高溫氧化膜的厚度，未被光刻膠覆蓋的區(qū)域殘留的高溫氧化膜作為刻蝕緩沖層，留至第二步刻蝕即濕法腐蝕的時候再去除干凈。在本實(shí)施例中，留下的刻蝕緩沖層的厚度為70～150埃。

S240，進(jìn)行濕法腐蝕，將未被光刻膠覆蓋區(qū)域的刻蝕緩沖層去除，形成迷你氧化層。

濕法腐蝕完成后，溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的邊緣應(yīng)該比其周圍的有源區(qū)的表面高出200～400埃，否則容易對低壓器件的性能造成負(fù)面影響。

在本實(shí)施例中，濕法腐蝕采用固定腐蝕時間(by-time)的方法進(jìn)行腐蝕，避免造成過腐蝕將STI也腐蝕掉。

S250，進(jìn)行光刻和離子注入在第一N阱內(nèi)形成第二N阱，以及在第一P阱內(nèi)形成第二P阱。

溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)從第二N阱表面向下延伸至內(nèi)部，迷你氧化層位于第二N阱上，且迷你氧化層一端搭接于溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的第一端。該第一端為溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)靠近第一P阱的那一端。

S260，在晶圓表面形成多晶硅柵和柵氧層。

多晶硅柵和柵氧層一端搭接于第二P阱上，另一端延伸至溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)的第一端且覆蓋迷你氧化層。

S270，光刻并注入N型離子，形成漏極和源極。

在第二N阱內(nèi)靠近溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)與第一端相對的第二端旁邊的位置形成漏極，同時在第二P阱內(nèi)形成源極。注入時多晶硅柵對離子形成阻擋，故源極僅延伸至多晶硅柵下方邊緣位置。

在本實(shí)施例中，注入形成的漏極和源極為N+區(qū)域。

步驟S270完后之后再光刻、注入P型離子，在第二P阱內(nèi)、源極遠(yuǎn)離柵極的一側(cè)形成P型重?fù)诫s區(qū)。

上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，采用兩步刻蝕的方案，先通過干法刻蝕去除大部分的高溫氧化膜，再通過濕法腐蝕去除剩余的高溫氧化膜。相對于單獨(dú)采用濕法腐蝕，由于干法刻蝕是各向異性刻蝕，相對于各向同性的濕法腐蝕，對HTO腐蝕量可以控制得比較穩(wěn)定、精準(zhǔn)。干法刻蝕后殘留的HTO經(jīng)過輕微的濕法腐蝕去除，輕微的濕法腐蝕對橫向HTO腐蝕量可以忽略。而相對于單獨(dú)干法刻蝕，不會由于過刻蝕將溝道區(qū)淺槽隔離結(jié)構(gòu)也刻蝕掉一部分，避免了對低壓器件的負(fù)面影響。

在其中一個實(shí)施例中，對第一P阱和第一N阱的熱推阱可以放在步驟S220之后、S240之前，高溫過程可以使得高溫氧化膜變致密，能夠地降低高溫氧化膜的濕法腐蝕速率，保證了高溫氧化膜刻蝕后保留下來的mini-oxide在后續(xù)清洗過程中的腐蝕量可以得到穩(wěn)定的控制，確保了量產(chǎn)的穩(wěn)定性。在其中一個實(shí)施例中，熱推阱的溫度為1000攝氏度以上，時間為60分鐘以上，

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。