本發(fā)明涉及半導體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高頻水平雙擴散氧化物半導體器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

高頻水平雙擴散金屬氧化物半導體(RF LDMOS)廣泛應(yīng)用于手機基站、廣播電視和雷達等領(lǐng)域。如圖1所示，現(xiàn)有的N型RF LDMOS的工藝一般包括在P型外延層20上制備P下沉層30、源層50、多晶硅層60、體區(qū)層70、漂移層80、漏層90以及P+注入層40等。RF LDMOS器件的工作原理是，下沉層30通過P+注入層40與源層50相連接，P+注入層40和源層又通過接觸孔的金屬短接。多晶硅層60下的溝道形成后，電流就可以從漏層90流到源層50，然后通過接觸孔的金屬流到P+注入?yún)^(qū)，然后通過P下沉區(qū)流到背面的源端。

RF LDMOS器件的傳統(tǒng)制作方法，一般在裸露的硅表面上先做下沉層光刻定義，然后進行硅刻蝕，形成對準標記，提供給后續(xù)的有源層、多晶硅層對準使用。這種方法的缺點在于，下沉層的硅刻蝕，會在硅表面形成一個凹槽100，這個凹槽100在后續(xù)的P+注入時會形成P+區(qū)斷面，如圖1所述的P+注入?yún)^(qū)，位于下沉區(qū)的P+注入?yún)^(qū)與位于體區(qū)上方的P+注入?yún)^(qū)形成一個斷面，這個斷面使得下沉區(qū)不能很好的連結(jié)到源層50附近的P+注入?yún)^(qū)40上。而這個斷面的形成，是由于在定義下沉區(qū)30時，使用了硅刻蝕形成凹槽100作為對準標記。盡管下沉離子驅(qū)入會減少這種影響，但是仍然存在風險。這種風險使得器件的導通電阻變的不穩(wěn)定，且有偏大的趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述問題，本發(fā)明提供一種高頻水平雙擴散氧化物半導體器 件及其制作方法，通過硅局部氧化技術(shù)形成對準凹槽，避免了刻蝕硅形成凹槽過程中的等離子損傷，同時使用硅局部氧化技術(shù)形成的凹槽的側(cè)邊比較平緩，不會造成離子注入?yún)^(qū)的斷面，從而有效降低了器件的導通電阻。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種高頻水平雙擴散氧化物半導體器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

在外延層上表面依次生成第一墊氧化層和第一氮化硅層；

在所述第一氮化硅層上定義下沉區(qū)域，并去除所述下沉區(qū)域的第一氮化硅層的氮化硅；

在所述下沉區(qū)域進行離子注入，形成下沉區(qū)；

在所述下沉區(qū)域的第一墊氧化層表面通過熱氧化生成預設(shè)厚度的氧化層，所述氧化層的厚度大于所述第一墊氧化層的厚度；

分別去除所述第一氮化硅層、氧化層和第一墊氧化層，在所述下沉區(qū)域的外延層上形成凹槽，所述凹槽的底部與所述凹槽之外的外延層的表面平行，所述凹槽的底部寬度小于所述凹槽的頂部開口寬度；

依次在所述外延層上生成第二墊氧化層和第二氮化層，并在所述第二氮化硅層上以所述凹槽為對準標記定義有源區(qū)域；

根據(jù)定義的所述有源區(qū)域制備有源區(qū)。

其中，所述在外延層上表面依次生成第一墊氧化層和第一氮化硅層，具體包括：

通過熱氧化所述外延層的上表面在所述外延層的上表面形成所述第一墊氧化層；或用化學氣相沉積工藝在所述外延層的上表面沉積形成所述第一墊氧化層；

通過化學氣相沉積工藝在所述第一墊氧化層的上表面沉積形成所述第一氮化硅層。

其中，使用刻蝕工藝去除所述下沉區(qū)域的第一氮化硅層的氮化硅；

其中，所述凹槽的深度為所述氧化層厚度的46％。

其中，所述凹槽的形狀為倒梯形。

其中，所述凹槽的側(cè)邊為弧形。

其中，在所述下沉區(qū)域進行離子注入，形成下沉區(qū)，具體包括：

在所述下沉區(qū)域使用第一離子進行下沉區(qū)離子注入，高溫驅(qū)入使得所述第一離子與所述襯底充分接觸，形成下沉區(qū)。

其中，所述根據(jù)定義的所述有緣區(qū)域制備有源區(qū)，具體包括：

去除所述有源區(qū)之外的區(qū)域的第二氮化硅層的氮化硅；

在所述有源區(qū)之外的區(qū)域生成場氧化層；

去除所述有源區(qū)的第二氮化硅層和第二墊氧化層；

在所述有源區(qū)的外延層的上表面生成柵氧化層；

在所述柵氧化層的上表面的預設(shè)位置沉積多晶硅，生成柵區(qū)；

分別在所述有源區(qū)的外延層中制備漏區(qū)、源區(qū)、漂移區(qū)、體區(qū)以及離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)中注入的離子為與所述下沉區(qū)相同類型但不同濃度的第二離子。

其中，所述場氧化層通過濕法氧化行生成。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種高頻水平雙擴散金屬氧化物半導體器件，其特征在于，所述半導體器件由上述方法制成。

本發(fā)明所述的一種高頻水平雙擴散氧化物半導體器件及其制作方法，通過硅局部氧化技術(shù)形成對準凹槽，避免了刻蝕硅形成凹槽過程中的等離子損傷，同時使用硅局部氧化技術(shù)形成的凹槽的側(cè)邊比較平緩，不會造成離子注入?yún)^(qū)的斷面，使得離子注入?yún)^(qū)可以更好地與下沉區(qū)相連接，從而有效降低了器件的導通電阻。進一步地，該方法工藝簡單，操作性強，能夠提高半導體器件的制作效率。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有的N型RF LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了本發(fā)明的制造RF LDMOS器件的方法的流程圖。

圖3到圖14示出了本發(fā)明一個實施例的RF LDMOS器件的制造工藝的截面圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。

圖2示出了本發(fā)明的制造RF LDMOS器件的方法的流程圖。

參照圖2，本發(fā)明的制造RF LDMOS器件的方法的具體過程如下：

S1、在外延層上表面依次生成第一墊氧化層和第一氮化硅層；

在本實施例中，制備襯底以及外延層的過程使用現(xiàn)有技術(shù)中的常用工藝，在此不再詳述，并且本實施例中使用的襯底和外延層均為硅片。

本實施例中的第一墊氧化層可以用熱氧化工藝，通入氧氣，讓氧氣和外延層表面發(fā)生反應(yīng)生成二氧化硅層，具體溫度在900～1100度之間。另外也可以用化學氣相沉積工藝，沉積一層氧化層，溫度在600～800度之間。第一墊氧化層的厚度在200～500埃之間。第一氮化硅層用化學氣相沉積工藝，溫度在600～800度之間，厚度在1000～3000埃之間。

S2、在所述第一氮化硅層上定義下沉區(qū)域，并去除所述下沉區(qū)域的第一氮化硅層的氮化硅；

在這一步驟中，在定義下沉區(qū)域后，用光阻作為掩膜，使用干法刻蝕下沉區(qū)域的第一氮化硅層，并在下層區(qū)域露出第一氧化硅層。

S3、在所述下沉區(qū)域進行離子注入，形成下沉區(qū)；

具體地，在所述下沉區(qū)域使用第一離子進行下沉區(qū)離子注入，然后去除光阻，高溫驅(qū)入使得所述第一離子與所述襯底充分接觸，形成下沉區(qū)。

S4、在所述下沉區(qū)域的第一墊氧化層表面通過熱氧化生成預設(shè)厚度的氧化層，所述氧化層的厚度大于所述第一墊氧化層的厚度；

本實施例中通過熱氧化生成氧化層，該氧化層的厚度要遠大于第一墊氧化層的厚度，其熱氧化溫度為900～1100度之間，氧化層的厚度在1000～2000埃之間。

通過上述步驟S1、S2和S4，形成了一個完整的硅局部氧化技術(shù)LOCOS(LOCAL Oxidation of Silicon)的工藝過程，而步驟S4的目的是為了形成用于對準的硅凹槽，這個凹槽的深度由此步驟的氧化層厚度決定。按照硅在二氧化硅中的消耗比例，這個凹槽深度是氧化層厚度的46％。這個硅凹槽是平緩的，而不是傳統(tǒng)工藝中硅刻蝕形成的非常陡峭的臺階，所以也避免了后續(xù)的離子注入?yún)^(qū)的斷層。

S5、分別去除所述第一氮化硅層、氧化層和第一墊氧化層，在所述下沉區(qū)域的外延層上形成凹槽，所述凹槽的底部與所述凹槽之外的外延層的表面平行，所述凹槽的底部寬度小于所述凹槽的頂部開口寬度；

此步驟中用溫度170度，濃度為85％的濃磷酸去除第一氮化硅層，然后用氫氟酸剝除第一墊氧化層和上步工藝中生長的氧化層。

去除氧化層后，在外延層上形成了用于對準的凹槽。該凹槽的形狀近似為倒梯形，或是底邊水平，側(cè)邊為劣弧形。

S6、依次在所述外延層上生成第二墊氧化層和第二氮化層，并在所述第二氮化硅層上以所述凹槽為對準標記定義有源區(qū)域；

本實施例中的第二墊氧化層的厚度在200～500埃之間，第二氮化硅層的厚度在1500～3000埃之間。在有源區(qū)光刻工藝中，用前述的LOCOS工藝形成的硅凹槽進行對準。

S7、根據(jù)定義的所述有源區(qū)域制備有源區(qū)。

在上述過程中，有源區(qū)的結(jié)構(gòu)的制備工藝與現(xiàn)有的方法中的工藝相同，即具體過程如下：

去除所述有源區(qū)之外的區(qū)域的第二氮化硅層的氮化硅；

在所述有源區(qū)之外的區(qū)域生成場氧化層；

在本實施例中，使用濕法氧化的方法生長場氧化層，場氧化層的厚度在5000～30000埃之間。

去除所述有源區(qū)的第二氮化硅層和第二墊氧化層；

一般用溫度170度，濃度為85％的濃磷酸去除第二氮化硅層，用氫氟酸剝除第二墊氧化層。

在所述有源區(qū)的外延層的上表面生成柵氧化層；

在所述柵氧化層的上表面的預設(shè)位置沉積多晶硅，生成柵區(qū)；

分別在所述有源區(qū)的外延層中制備漏區(qū)、源區(qū)、漂移區(qū)、體區(qū)以及離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)中注入的離子為與所述下沉區(qū)相同類型但不同濃度的第二離子。

上述過程完成后，進行后段工藝，如孔層形成，表面金屬連線等等，在此不再詳述。

在上述方法的實施例中，根據(jù)可替代的實施方案也可以執(zhí)行其他順序的步驟。例如，本發(fā)明的替代實施方案可以以不同次序執(zhí)行以上概述的步驟。此外，上述方法中單獨步驟可以包括以各種次序進行的多個子步驟，只要適合于單獨步驟即可。此外，根據(jù)特定的應(yīng)用可以添加或去除附加的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員之一將認識到許多變化方案、修改方案和替代方案。

下面通過具體實施例詳細描述本發(fā)明的RF LDMOS器件的制作工藝過程。本實施例以N型RF LDMOS器件的制造為例進行描述。

圖3到圖14示出了本發(fā)明一個實施例的RF LDMOS器件的制造工藝的截面圖。

參照圖3，在制備P型襯底10和P型外延20后，在P型外延層20上制備第一墊氧化層101，本實施例的第一墊氧化層101可以用熱氧化工藝，通入氧氣，讓氧氣和外延層20表面發(fā)生反應(yīng)生成二氧化硅層，具體溫度在900～1100度之間。另外也可以用化學氣相沉積工藝，沉積第一墊氧化層，溫度在600～800度之間。第一墊氧化層101的厚度在200～500 埃之間。第一氮化硅層102用化學氣相積工藝，溫度在600～800度之間，厚度在1000～3000埃之間。

然后如圖4所示，在第一氮化硅層102上沉積第一光阻103，在第一墊氧化層102上的第一預設(shè)區(qū)域定義下沉區(qū)域，并以第一光阻103為掩膜，去除所述下沉區(qū)域的第一氮化硅層102的氮化硅。

在定義的下沉區(qū)域使用第一離子進行下沉離子注入，然后去掉光阻103，高溫驅(qū)入使得第一離子與襯底10充分接觸，形成下沉區(qū)30，如圖5所示。

然后在下沉區(qū)域的第一墊氧化層101的表面通過熱氧化生成預設(shè)厚度的氧化層104，在本實施例中，生成的氧化層的厚度在1000～2000埃之間，如圖6所示。

如圖7所示，分別去除所述第一氮化硅層102、氧化層104和第一墊氧化層101，由于氧化層的生成，在下沉區(qū)域的外延層上形成了具有一定深度的凹槽，該凹槽的深度由氧化層的厚度決定，按照硅在二氧化硅中的消耗比例，凹槽的深度為氧化層厚度的46％，另外，凹槽的底面與凹槽之外的外延層的表面平行，側(cè)邊為斜線或是劣弧線。

通過上述過程的LOCOS工藝，在外延層的下沉區(qū)域形成了作為對準標記的凹槽，并且該凹槽的側(cè)邊是平緩的，而不是傳統(tǒng)工藝中硅刻蝕形成的非常陡峭的臺階，所以也避免了后續(xù)的離子注入?yún)^(qū)的斷層。

完成上述過程后，如圖8所示，依次在所述外延層20上生成第二墊氧化層107和第二氮化硅層108，并在第二氮化硅層108上以所述凹槽為對準標記定義有源區(qū)域；在本實施例中，由于在下沉區(qū)域上具有凹槽，因此，在生成的第二氮化硅層108上同樣具有凹槽，從而可以作為定義有源區(qū)時的對準標記進行有源區(qū)的定義。

在定義有源區(qū)域時，通過第二光阻109覆蓋該有源區(qū)域，以便于制備有源區(qū)的其他結(jié)構(gòu)。

基于上述的有源區(qū)域的定義，在有源區(qū)域中制備有源區(qū)的相關(guān)結(jié) 構(gòu)，如制備柵氧化層、多晶硅層、體區(qū)、漂移區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)以及離子注入?yún)^(qū)等。

在本實施例中，制備有源區(qū)結(jié)構(gòu)具體包括：

去除有源區(qū)之外的區(qū)域的第二氮化硅層的氮化硅，然后去除第二光阻層109，如圖9所示。

然后在去除第二氮化硅的區(qū)域生成第二預設(shè)厚度的場氧化層105，本實施例中使用濕法氧化的方法生長場氧化層105，場氧化層105的厚度在5000～30000埃之間。之后去除有源區(qū)上的第二氮化硅層108和第二墊氧化層107，如圖10所示。

如圖11所示，在有源區(qū)的上表面生成柵氧化層106，并沉積多晶硅形成柵區(qū)60。

在有源區(qū)的外延層中的第三預設(shè)區(qū)域定義體區(qū)70并注入體區(qū)離子，然后做體區(qū)離子驅(qū)入，形成體區(qū)70，如圖12所示。

然后定義漂移區(qū)80和漂移區(qū)離子注入，定義源區(qū)50和源區(qū)離子注入，定義漏區(qū)90和漏區(qū)離子注入，如圖13所示。

然后定義P+注入?yún)^(qū)40，做P+區(qū)離子注入，由于避免了使用刻蝕工藝形成硅凹槽，所以P+注入?yún)^(qū)就沒有斷層，如圖14所示。

在完成上述刻蝕和注入工藝后，進行如孔層形成，表面金屬連線等工藝，在此不再詳述。

本實施例中是以N型RF LDMOS器件為例進行描述，但是P型RF LDMOS同時適用于本發(fā)明的制作方法。

本發(fā)明所述的一種高頻水平雙擴散氧化物半導體器件及其制作方法，通過硅局部氧化技術(shù)形成對準凹槽，避免了刻蝕硅形成凹槽過程中的等離子損傷，同時使用硅局部氧化技術(shù)形成的凹槽的側(cè)邊比較平緩，不會造成離子注入?yún)^(qū)的斷面，使得離子注入?yún)^(qū)可以更好地與下沉區(qū)相連接，從而有效降低了器件的導通電阻。進一步地，該方法工藝簡單，操作性強，能夠提高半導體器件的制作效率雖然結(jié)合附圖描 述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。