專利名稱：Bcd工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法。
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。B⑶工藝由于綜合了以上三種器件各自的優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注的同時，也被廣泛地應(yīng)用。例如，BCD工藝高壓驅(qū)動器件及其模塊(如LDNM0S， DDDMOS,DECMOS等等)被廣泛地應(yīng)用于PDP驅(qū)動、IXD驅(qū)動、OLED驅(qū)動、馬達驅(qū)動等領(lǐng)域，尤其是深亞微米(如O. 18um, O. 13um)BO)工藝高壓器件被廣泛應(yīng)用于SOC(System on Chip, 系統(tǒng)級芯片)的解決方案中。深亞微米(如O. 18um，0. 13um) B⑶工藝中，高壓器件的柵極與漏端均是高壓的，高壓器件如何實現(xiàn)與低壓CMOSd. 8V或I. 3V)的兼容性是個十分重要的問題，同時深亞微米 B⑶工藝與O. 35umB⑶工藝相比也不可避免地要增加一些工藝層次。如O. 18um 60V B⑶(柵極與漏端工作電壓均是60伏的DM0S)工藝中，60V高壓DMOS的柵極氧化層的厚度與低壓
O.18umCM0S柵極氧化層的厚度相差近1000A。多晶硅柵極(Poly Gate)的刻蝕工藝中，刻蝕多晶硅時對柵極氧化層(Gate oxide)的選擇比是很高的，但是在刻蝕柵極氧化層時對硅襯底的選擇比很低，如果柵極氧化層刻蝕余量太大，就很容易對下面的硅襯底造成損傷。如按照傳統(tǒng)的工藝方法在深亞微米(0. 18um，0. 13um)高壓B⑶工藝多晶硅柵極的刻蝕后，高壓器件的有源區(qū)將剩余很厚的柵極氧化層，因為多晶硅柵極的刻蝕是停留在低壓CMOS的柵極氧化層上，該刻蝕不能把高壓器件的柵極氧化層刻蝕干凈，否則就會損傷低壓CMOS的源/漏區(qū)的襯底。同時如果高壓器件的源/漏區(qū)剩余很厚的柵極氧化層而不清除干凈，將對后續(xù)的離子注入，特別后續(xù)的硅合金工藝，造成極大的影響，因此，傳統(tǒng)的BCD工藝，要不就是使得高壓器件源/漏區(qū)不能形成金屬硅化物，要不就是在硅合金工藝中選擇性刻蝕對低壓CMOS源/漏區(qū)特別是隔離結(jié)構(gòu)邊緣的有源區(qū)造成損傷，而造成場隔離失效或漏電甚至電路失效。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，以提高低壓器件與高壓器件的兼容性，解決低壓器件有源區(qū)損傷、漏電和隔離失效以及高壓器件無法形成金屬硅化物的問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種B⑶工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，包括以下步驟提供一襯底，所述襯底包括并列的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)；在所述襯底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上形成高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層厚度大于低壓器件區(qū)的柵氧化層；在所述高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層上沉積多晶硅；
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刻蝕多晶硅形成所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極，停留在低壓器件區(qū)的柵氧化層上；以所述高壓器件區(qū)的柵極為掩膜，刻蝕去除所述高壓器件區(qū)除柵極下方以外的柵氧化層；以所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極作為掩膜，形成高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的源/漏區(qū)。作為優(yōu)選所述高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層的形成包括以下步驟在所述襯底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上熱氧化第一柵氧化層；刻蝕去除低壓器件區(qū)上的第一柵氧化層；在低壓器件區(qū)和高壓器件區(qū)上熱氧化第二柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層包括第一柵氧化層和第二柵氧化層，所述低壓器件區(qū)的柵氧化層包括第二柵氧化層；作為優(yōu)選所述高壓器件區(qū)的柵氧化層的厚度大于1000埃。作為優(yōu)選所述低壓器件區(qū)的柵氧化層的厚度小于50埃。作為優(yōu)選在所述襯底中形成有埋層，在所述襯底上表面形成有外延層，熱氧化所述外延層以在所述外延層中形成第一柵氧化層。作為優(yōu)選在所述襯底上熱氧化第一柵氧化層步驟之前還包括在所述高壓器件區(qū)域的襯底上形成高壓器件的阱區(qū)；在所述阱區(qū)中形成高壓器件HVPMOS的漏極漂移區(qū)和高壓器件LDNMOS的溝道區(qū)；在所述襯底中形成用于隔離器件的隔離結(jié)構(gòu)，。作為優(yōu)選所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選在形成所述第二柵氧化層前還包括在所述襯底中形成低壓器件的阱區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在高壓器件和低壓器件柵極形成過程中，停留在柵極氧化層上，再刻蝕去除高壓器件區(qū)上的柵極氧化層，解決了高壓器件和低壓器件因柵極氧化層厚度差，在同時去除過程中，高壓器件區(qū)上的柵極氧化層完全去除時造成的低壓器件有源區(qū)損傷而漏電和隔離失效，高壓器件區(qū)上的柵極氧化層不完全去除時造成的高壓器件源 /漏區(qū)無法形成金屬硅化物。
圖I是本發(fā)明BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法的流程圖；圖2a_2m是本發(fā)明B⑶工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法中各個工藝步驟的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進一步詳述在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖I示出了本發(fā)明BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法的流程圖。請參閱圖I所示，本發(fā)明提供一種BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，本實施例中高壓器件以LDNMOS和HVPMOS為例，低壓器件以CMOS為例，包括101至108步驟，以下結(jié)合附圖2a至2m詳細說明各個步驟的具體操作。在步驟101中，如圖2a所示，提供一襯底200，所述襯底200上包括并列的高壓器件區(qū)I和低壓器件區(qū)II，所述襯底200可以是硅襯底、鍺硅襯底、第三至第五族元素化合物襯底、或絕緣體上硅襯底，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它半導(dǎo)體材料襯底，本實施例中采用的是P型摻雜的硅襯底。此外，本實施例中，所述襯底200上還形成有外延層201，在外延層 201下方的襯底200中還形成有埋層202，外延層201的摻雜類型是P型，所述埋層202的摻雜類型為N型。在步驟102中，在所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的襯底上形成高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層厚度大于低壓器件區(qū)的柵氧化層；所述高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層的形成包括以下步驟如圖2e所示，在本實施例中，在所述襯底的高壓器件區(qū)I和低壓器件區(qū)II熱氧化第一柵氧化層；即在外延層201中熱氧化形成第一柵氧化層207，需要說明的是，本實施例在所述外延層201中熱氧化第一柵氧化層207步驟之前還包括如圖2b所示，首先，通過離子注入和退火工藝，在所述高壓器件區(qū)域I的外延層 201中形成高壓器件的阱區(qū)203，阱區(qū)203的摻雜類型為N型；如圖2c所示，接著，在高壓器件的阱區(qū)203中形成HVPMOS的漏極漂移區(qū)204，漏極漂移區(qū)204的摻雜類型為P型；如圖2d所示，然后，在所述外延層201中形成隔離結(jié)構(gòu)206，所有隔離結(jié)構(gòu)206中有用于隔離在高壓器件區(qū)I后續(xù)形成的LDNMOS和HVPMOS的隔離結(jié)構(gòu)，有用于隔離在低壓器件區(qū)II后續(xù)形成的PMOS和NMOS的隔離結(jié)構(gòu)，也有用于隔離高壓器件區(qū)I和低壓器件區(qū) II的隔離結(jié)構(gòu)，還有設(shè)置于高壓器件區(qū)I的漂移區(qū)中的隔離結(jié)構(gòu)，用于改善高壓器件因高壓造成的崩潰電壓。所述隔離結(jié)構(gòu)206可以為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，還可以為場氧化層；接著， 在所述高壓器件區(qū)域I中LDNMOS的源區(qū)部分進行離子注入，在高壓器件的阱區(qū)203中形成 LDNMOS的溝道區(qū)205，其它地方為漂移區(qū)。如圖2f所示，刻蝕去除低壓器件區(qū)II上的第一柵氧化層207 ；如圖2h所示，在低壓器件區(qū)II和高壓器件區(qū)I上熱氧化第二柵氧化層209，所述高壓器件區(qū)I的柵氧化層包括第一柵氧化層207和第二柵氧化層209，所述低壓器件區(qū)II 的柵氧化層包括第二柵氧化層209 ;所述高壓器件區(qū)I的柵氧化層的厚度大于1000埃，所述低壓器件區(qū)II的柵氧化層的厚度小于50埃。本實施例在熱氧化形成所述第二柵氧化層209前還采用離子注入等方法，在低壓器件區(qū)域II的外延層201中形成低壓器件的阱區(qū)208，如圖2g所示，所述阱區(qū)208可以包括P阱和N阱。
所述形成具有厚度差的高壓器件區(qū)I的柵氧化層和低壓器件區(qū)II的柵氧化層還可以采用其他形成方式，例如在高壓器件區(qū)I和低壓器件區(qū)II采用一道掩膜板工藝直接掩膜形成不同厚度的高壓器件區(qū)I的柵氧化層和低壓器件區(qū)II的柵氧化層，或者在高壓器件區(qū)I和低壓器件區(qū)II通過一道化學(xué)氣相沉積或熱氧化工藝形成一層較厚氧化層(實質(zhì)上可以是高壓器件區(qū)I的柵氧化層的厚度，例如大于1000埃)，然后再刻蝕去除低壓器件區(qū)
II的一定厚度的氧化層，形成預(yù)定義厚度的低壓器件區(qū)II的柵氧化層(例如是保留厚度小于50埃)。在步驟103中，在高壓器件區(qū)I的柵氧化層和低壓器件區(qū)II的柵氧化層上沉積多晶硅(圖中未示)。在步驟104中，如圖2i所示，刻蝕多晶硅形成所述高壓器件區(qū)I的柵極210a和低壓器件區(qū)II的柵極210b，停留在低壓器件區(qū)II的柵氧化層上。在步驟105中，如圖2j所示，涂覆光刻膠211，光刻形成窗口 211a，窗口 211a內(nèi)暴露出高壓器件區(qū)I ;然后，如圖2k所示，以所述高壓器件區(qū)I的柵極210a為掩膜，刻蝕去除所述高壓器件區(qū)I除柵極213a下方以外的柵氧化層；接著，如圖21所示，去除光刻膠211。在步驟106中，如圖2m所示，以高壓器件區(qū)I的柵極210a和低壓器件區(qū)II的柵極210b為掩膜，形成高壓器件區(qū)I的源/漏區(qū)212和低壓器件區(qū)II的源/漏區(qū)213，后續(xù)采用硅化工藝形成金屬硅化物降低接觸電阻，所述低壓器件區(qū)域的柵氧化層在后續(xù)的工藝去除，例如柵極側(cè)墻刻蝕，金屬硅化物形成前的刻蝕，以及后續(xù)的清洗工藝。根據(jù)具體器件類型的不同，在高壓器件區(qū)域中，LDNMOS的源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型為N型，HVPMOS的源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型為P型，而在低壓器件區(qū)域中，PMOS的源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型為P型，NMOS的源區(qū)和漏區(qū)的摻雜類型為N型。至此，本實施例完成了 LDNMOS、HVPMOS以及CMOS器件的形成過程。當(dāng)然，在其它具體實施例中，高壓器件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它高壓器件，而低壓器件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它低壓器件。本發(fā)明在高壓器件和低壓器件柵極形成過程中，停留在柵極氧化層上，再刻蝕去除高壓器件區(qū)上的柵極氧化層，解決了高壓器件和低壓器件因柵極氧化層厚度差，在同時去除過程中，高壓器件區(qū)上的柵極氧化層完全去除時造成的低壓器件有源區(qū)損傷而漏電和隔離失效，高壓器件區(qū)上的柵極氧化層不完全去除時造成的高壓器件源/漏區(qū)無法形成金屬硅化物。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于，包括以下步驟提供一襯底，所述襯底包括并列的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)；在所述襯底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上形成高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層厚度大于低壓器件區(qū)的柵氧化層；在所述高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層上沉積多晶硅；刻蝕多晶硅形成所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極，停留在所述低壓器件區(qū)的柵氧化層上；以所述高壓器件區(qū)的柵極為掩膜，刻蝕去除所述高壓器件區(qū)除柵極下方以外的柵氧化層；以所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極作為掩膜，形成高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的源/漏區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于所述高壓器件區(qū)的柵氧化層和低壓器件區(qū)的柵氧化層的形成包括以下步驟在所述襯底的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)上熱氧化第一柵氧化層；刻蝕去除低壓器件區(qū)上的第一柵氧化層；在低壓器件區(qū)和高壓器件區(qū)上熱氧化第二柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層包括第一柵氧化層和第二柵氧化層，所述低壓器件區(qū)的柵氧化層包括第二柵氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于所述高壓器件區(qū)的柵氧化層的厚度大于1000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于所述低壓器件區(qū)的柵氧化層的厚度小于50埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于，在所述襯底中形成有埋層，在所述襯底上表面形成有外延層，熱氧化所述外延層以在所述外延層中形成所述第一柵氧化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于，在所述襯底上熱氧化第一柵氧化層步驟之前還包括在所述襯底的高壓器件區(qū)形成高壓器件的阱區(qū)；在所述阱區(qū)中形成高壓器件HVPMOS的漏極漂移區(qū)和高壓器件LDNMOS的溝道區(qū)；在所述襯底中形成用于隔離器件的隔離結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，其特征在于在熱氧化形成所述第二柵氧化層前還包括在所述襯底的低壓器件區(qū)中形成低壓器件的阱區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種BCD工藝中雙柵極氧化層的刻蝕方法，包括提供一襯底，所述襯底包括并列的高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)；在所述襯底上熱氧化形成高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵氧化層，所述高壓器件區(qū)的柵氧化層厚度大于低壓器件區(qū)的柵氧化層；在所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵氧化層上沉積多晶硅；刻蝕多晶硅形成所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極，停留在低壓器件區(qū)的柵氧化層上；刻蝕去除所述高壓器件區(qū)的柵氧化層；以所述高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的柵極為掩膜，形成高壓器件區(qū)和低壓器件區(qū)的源/漏區(qū)。本發(fā)明解決了高壓器件和低壓器件因柵極氧化層厚度差，在同時去除中造成的低壓器件有源區(qū)損傷而漏電和隔離失效或高壓器件源/漏區(qū)無法形成硅化物。
文檔編號H01L21/28GK102610506SQ20121008151
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者劉建華 申請人:上海先進半導(dǎo)體制造股份有限公司