專利名稱：半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的制作方法，尤其涉及一種半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方
法，以及涉及利用該方法獲得的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
場(chǎng)板與場(chǎng)限環(huán)是用來提高半導(dǎo)體元器件抗電壓擊穿能力的常用終端保護(hù)技術(shù)，而 在高壓器件中，具有漸變橫向摻雜梯度(VLD)的高壓終端保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，通常被認(rèn)為比均勻 摻雜的場(chǎng)限環(huán)具有更高的效率。 通常，與本發(fā)明相關(guān)的漸變橫向摻雜梯度高壓終端結(jié)構(gòu)采用掩膜版來制作。在掩 膜版上設(shè)置若干成條狀和孔狀的通道，這些通道被利用為離子注入窗口 ，離子注入后再通 過熱擴(kuò)散來形成所需要的橫向擴(kuò)散梯度。然而，這種方法，需要預(yù)先根據(jù)所擬定的雜質(zhì)分布 梯度來計(jì)算通道的數(shù)量和密度，這樣的計(jì)算是比較復(fù)雜的，并且需要將計(jì)算過程進(jìn)行模擬 并不斷校正，過程比較繁瑣。另外，通過通道排布獲得的雜質(zhì)梯度，呈明顯的鋸齒狀，達(dá)不到 比較連續(xù)的緩變梯度。 鑒于此，即需要提出一種可改善橫向雜質(zhì)擴(kuò)散分布的方法，以獲得較連續(xù)緩變的 雜質(zhì)分布梯度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種可改善雜質(zhì)橫向摻雜分布的半導(dǎo)體高壓
終端結(jié)構(gòu)的方法以及提供一種由該方法獲得的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明通過這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問題 —種半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟第一步，提供硅基板，于該 硅基板上形成場(chǎng)氧化層，通過離子轟擊在場(chǎng)氧化層上部引入損傷層，該損傷層相比較下部 的未損傷層有較高的腐蝕速率，或直接在場(chǎng)氧化層上淀積松散氧化層引入易腐蝕層；第二 步，利用光刻掩膜版定義高壓終端結(jié)構(gòu)區(qū)；第三步，利用濕法腐蝕損傷層或易腐蝕層，按照 損傷層或易腐蝕層的厚度和該層與下面普通場(chǎng)氧化層的腐蝕速率差異形成具斜角的斜坡 氧化層；第四步，利用斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜進(jìn)行離子注入，引入橫向摻雜的初始雜 質(zhì)；第五步，橫向熱擴(kuò)散雜質(zhì)，形成最終的漸變橫向摻雜梯度。 本發(fā)明另提供一種利用上述技術(shù)方案獲得的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括硅 基板、設(shè)置在硅基板上的斜坡氧化層、利用該斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜注入的漸變橫向 摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)，以及淀積在斜坡氧化層上的高摻雜多晶硅或金屬斜坡場(chǎng)板。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，該場(chǎng)氧化層為二氧化硅層。 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，其特征在于在第四步與第五步之間利用退火工藝激
活斜坡場(chǎng)氧化層下的摻雜雜質(zhì)，并形成漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)。 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，于第一步中，離子轟擊的能量造成場(chǎng)氧化層表面損傷，
損傷的程度和深度決定于離子轟擊能量和劑量，斜坡氧化層的斜角角度與該氧化層表面損傷的程度和深度以及腐蝕條件有關(guān)。 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，于第一步中的直接淀積松散氧化層可以通過化學(xué)氣相 淀積方法獲得。 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，第一步中的離子轟擊過程采用氬離子或硅離子。
作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，第三步中，用到的刻蝕溶液為氫氟酸和濃度為40%的
氟化氨水溶液的混合液，氫氟酸和氟化氨水溶液的比例為i : 20至i : 2，刻蝕時(shí)間io分 鐘-l個(gè)小時(shí)。 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，第四步中的離子注入過程采用硼離子、磷離子或砷離 子。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用高壓終端結(jié)構(gòu)中常用的斜 坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜來進(jìn)行離子注入，不需要專門的掩膜版，就可以得到更連續(xù)緩變 的橫向擴(kuò)散雜質(zhì)分布，并且自然結(jié)合了斜坡場(chǎng)板的作用，可以提高普通斜坡場(chǎng)板高壓終端 結(jié)構(gòu)的工藝容限，并縮小終端結(jié)構(gòu)的尺寸。調(diào)節(jié)斜坡氧化層的斜角和離子注入的能量或劑 量，就可以得到需要的橫向擴(kuò)散濃度分布。


圖1為本發(fā)明離子轟擊場(chǎng)氧化層的示意圖； 圖2為本發(fā)明光刻掩膜定義終端結(jié)構(gòu)區(qū)的示意圖； 圖3為本發(fā)明濕法腐蝕形成斜坡氧化層的示意圖； 圖4為本發(fā)明引入漸變橫向摻雜的初始雜質(zhì)的示意圖； 圖5為本發(fā)明橫向擴(kuò)散雜質(zhì)熱擴(kuò)散后的示意圖； 圖6為本發(fā)明斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)下的橫向擴(kuò)散雜質(zhì)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 請(qǐng)參圖l，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法的第一步驟，于硅(Si)基板 IO上通過熱生長(zhǎng)形成場(chǎng)氧化層20，該場(chǎng)氧化層20為二氧化硅(Si02)層，厚度為1000納 米-1500納米，其實(shí)該場(chǎng)氧化層也可為其他硅合物，如氮氧化硅等。通過離子轟擊的方式， 在該場(chǎng)氧化層上部引入損傷層，以便這部分被損傷的場(chǎng)氧化層有更快的腐蝕速率；該效果 也可以通過在場(chǎng)氧化層上化學(xué)氣相淀積一定厚度的易腐蝕氧化層達(dá)到。于本步驟中，為了 使得后續(xù)步驟中場(chǎng)氧化層被腐蝕成斜坡形狀，需要調(diào)整離子轟擊的劑量和能量(或淀積易 腐蝕氧化層的條件)。于本步驟中，離子注入過程采用氬離子或硅離子。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法的第二步驟，利用光刻工藝定 義終端結(jié)構(gòu)區(qū)，即定義終端結(jié)構(gòu)的大小。光刻工藝?yán)霉饷舻目刮g涂層30(光刻膠)發(fā)生 光化學(xué)反應(yīng)，結(jié)合刻蝕的方法把掩膜版圖形復(fù)制到光刻膠上。 請(qǐng)參照?qǐng)D3，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法的第三步驟，利用濕法腐蝕損 傷層，形成斜坡氧化層20'。于該步驟中，針對(duì)步驟一中形成的二氧化硅損傷層，優(yōu)選用到的 刻蝕溶液為氫氟酸(HF)和氟化氨(NH4F)水溶液(濃度為40% )的混合液，氫氟酸和氟化 氨的比例為l : 20至l : 2，刻蝕時(shí)間IO分鐘-I個(gè)小時(shí)。濕法腐蝕是將損傷 浸泡在腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕，它是一種純化學(xué)刻蝕，具有優(yōu)良的選擇性，只會(huì)刻蝕需進(jìn)行刻蝕的材料， 而不會(huì)損壞其他材料。鑒于步驟一中，場(chǎng)氧化層表面層腐蝕速率較下層快，濕法腐蝕將是一 種各向異性的腐蝕，結(jié)果會(huì)形成特定的斜角。 請(qǐng)參照?qǐng)D4，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法的第四步驟，利用斜坡氧化層 20'作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜沿圖4中箭頭所示方向進(jìn)行離子注入，引入具有橫向摻雜梯度的初始 雜質(zhì)分布40 ;于此步驟中，預(yù)先設(shè)定離子注入的能量(離子獲得的撞擊注入表面的初始速 度)與劑量，以此設(shè)定離子注入的深度與濃度，離子注入的深度一般只與初始速度有關(guān)，因 此，一旦能量確定，在注入方向上的注入深度即確定了。于該步驟中，斜坡氧化層20'在圖 4中所示的橫向方向(由左往右的方向)上厚度逐漸增加，因而，離子在厚度較小的左端注 入較深，雜質(zhì)濃度較大；而越往右氧化層厚度較大的區(qū)域，注入深度較淺，雜質(zhì)濃度較低，于 該步驟的離子注入過程中，所采用的離子通常為硼、磷或砷。 請(qǐng)參照?qǐng)D5，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法的第五步驟，橫向熱擴(kuò)散雜質(zhì) 40。熱擴(kuò)散是利用分子在高溫下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，使雜質(zhì)從濃度很高的雜質(zhì)源向硅基板中擴(kuò)散 并形成一定的分布。于此步驟中，通過控制熱擴(kuò)散的溫度以及時(shí)間，可以達(dá)到預(yù)先擬定的擴(kuò) 散程度及濃度。 請(qǐng)參照?qǐng)D6，本發(fā)明半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法所得到的斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)下的 橫向摻雜雜質(zhì)分布。 本發(fā)明利用高壓終端結(jié)構(gòu)中常用的斜坡氧化層20'作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜來進(jìn)行離子注 入，不需要專門的掩膜版，就可以得到更連續(xù)緩變的橫向擴(kuò)散雜質(zhì)分布，并且自然結(jié)合了斜 坡場(chǎng)板的作用，可以提高普通斜坡場(chǎng)板高壓終端結(jié)構(gòu)的工藝容限，并縮小終端結(jié)構(gòu)的尺寸。
另外，在第四步與第五步之間可利用退火工藝激活斜坡場(chǎng)氧化層下的摻雜雜質(zhì)， 并形成漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)。 利用本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法所獲得的半導(dǎo)體高壓終端 結(jié)構(gòu)包括硅基板、設(shè)置在硅基板上的斜坡氧化層、利用該斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜注入 的漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)，以及淀積在斜坡氧化層上的高摻雜多晶硅或金屬斜坡 場(chǎng)板。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為 限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán) 利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟第一步，提供硅基板，在該硅基板上形成場(chǎng)氧化層，通過離子轟擊方式或直接淀積松散氧化層的方法在場(chǎng)氧化層上部引入易腐蝕層，該易腐蝕層具有一定厚度；第二步，利用光刻掩膜版定義高壓終端結(jié)構(gòu)區(qū)；第三步，利用濕法腐蝕損傷層，按照損傷層與未損傷氧化層的腐蝕速率差異形成具斜角的斜坡氧化層；第四步，利用斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜進(jìn)行離子注入，引入橫向擴(kuò)散的初始雜質(zhì)；第五步，橫向熱擴(kuò)散雜質(zhì)，形成具有漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)；第六步，在斜坡氧化層上淀積一定厚度的高摻雜多晶硅或金屬層形成斜坡場(chǎng)板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于該場(chǎng)氧化層 為二氧化硅層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在第四步與 第五步之間利用退火工藝激活斜坡場(chǎng)氧化層下的摻雜雜質(zhì)，并形成漸變橫向摻雜梯度的高 壓保護(hù)環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于第一步中，離 子轟擊的能量造成場(chǎng)氧化層表面損傷，損傷的程度和深度決定于離子轟擊能量和劑量，斜 坡氧化層的斜角角度與該氧化層表面損傷的程度和深度以及腐蝕條件有關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于第一步中的 離子轟擊過程采用氬離子或硅離子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于第一步中的 直接淀積松散氧化層可以通過化學(xué)氣相淀積方法獲得。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于第三步中，用 到的刻蝕溶液為氫氟酸和濃度為40%的氟化氨水溶液的混合液，氫氟酸和氟化氨水溶液的比例為1 : 20至1 : 2，刻蝕時(shí)間10分鐘-1個(gè)小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于第四步中的 離子注入過程采用硼離子、磷離子或砷離子。
9. 一種利用權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)的制造方法獲得的半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)，其特征在于該半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)包括硅基板、設(shè)置在硅基板上的斜坡氧化層、 利用該斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜注入的漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)，以及淀積在斜 坡氧化層上的高摻雜多晶硅或金屬斜坡場(chǎng)板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)及其制造方法，該方法包括以下步驟首先提供硅基板，于該硅基板上形成場(chǎng)氧化層，并在場(chǎng)氧化層上層引入易腐蝕層；利用光刻掩膜版定義高壓終端結(jié)構(gòu)區(qū)；然后利用濕法腐蝕場(chǎng)氧化層，形成具斜角的斜坡氧化層；利用斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜進(jìn)行離子注入，引入橫向擴(kuò)散的初始雜質(zhì)；最后在斜坡氧化層的起始端形成具有漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)；在斜坡氧化層上淀積高摻雜多晶硅或金屬形成斜坡場(chǎng)板。該半導(dǎo)體高壓終端結(jié)構(gòu)包括硅基板、設(shè)置在硅基板上的斜坡氧化層、利用該斜坡氧化層作為自對(duì)準(zhǔn)掩膜注入的漸變橫向摻雜梯度的高壓保護(hù)環(huán)，以及淀積在斜坡氧化層上的高摻雜多晶硅或金屬斜坡場(chǎng)板。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101752208SQ20081020392
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者邵凱, 龔大衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海芯能電子科技有限公司