LDMOS器件的工艺方法与流程

ldmos器件的工艺方法
1.技术领域
2.本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种ldmos器件的工艺方法。
3.

背景技术：

4.ldmos既具有分立器件高压大电流特点，又吸取了低压集成电路高密度智能逻辑控制的优点，单芯片实现原来多个芯片才能完成的功能，大大缩小了面积，降低了成本，提高了能效，符合现代电力电子器件小型化、智能化、低能耗的发展方向。击穿电压和导通电阻是衡量高压ldmos器件的关键参数。因此在获得相同击穿电压的情况下，应尽量降低r
sp
以提高产品的竞争力。
5.现有的一种ldmos结构中，如图1所示，包含有埋层及n型深阱形成的隔离区域。该ldmos结构，p型体区是自对准工艺，通过刻蚀多晶硅后自对准形成沟道。其制造工艺过程大致包含如下的过程：在衬底上形成外延层，然后n型深阱；形成有源区，包括n阱、p阱的形成以及漂移区的注入，沉积栅介质层及多晶硅层，完成体区的注入激活，然后刻蚀形成多晶硅栅极结构；形成栅极侧墙，完成源、漏区的离子注入，完成后段工艺，包括接触孔及金属。
6.实际生产过程发现,当p型体区clear ratio过小时, 开关ldmos器件的阈值电压vt会出现波动。分析原因：vt 波动可能与p型体区刻蚀后有多晶硅残留有关，导致低能量的as大剂量未注入进去。可采用的解决方案有如下几种：1.模组解决刻蚀工艺问题。
7.2.增加p型体区dummy图形，提高p型体区的数据比例，解决多晶硅刻蚀残留问题。
8.3.加大as离子注入的能量。
9.

技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题在于提供一种ldmos器件的工艺方法，解决阈值电压波动过大的问题。
11.为解决上述问题，本发明所述的一种ldmos器件的工艺方法，包含：第一步，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成外延层；在所述外延层中通过离子注入形成第二导电类型的埋层；再在所述外延层表面进行刻蚀并填充形成sti；通过离子注入形成第二导电类型的第一深阱；然后进行热退火激活；在所述外延中形成有源区；通过光刻胶定义在所述有源区中通过离子注入形成第二导电类型的第二阱区；在所述外延的表面形成一层栅介质层，然后在所述栅介质层表面再淀积一层多晶硅层；第二步，光刻胶定义后对所述多晶硅层进行刻蚀，形成所述开关ldmos器件的栅
极；第三步，重新涂覆光刻胶，定义出体区，打开体区注入窗口通过高能量的离子注入形成所述开关ldmos器件的体区；第四步，对体区注入窗口的光刻胶进行修饰性刻蚀，露出多晶硅栅极；第五步，对体区注入窗口在再进行低能量的离子注入，然后进行热退火激活；第六步，沉积介质层，刻蚀形成所述多晶硅栅极的侧墙。
12.后续进行重掺杂的离子注入形成所述ldmos器件的源区、漏区、体区引出区等结构，制作接触孔，完成器件制作。
13.进一步地，所述第一步中，第一深阱位于sti之下，与埋层连接在一起，形成盆型隔离区域。
14.进一步地，所述第一步中，对于开关ldmos器件，在所述外延中还包括通过离子注入形成第二导电类型的漂移区的步骤。
15.进一步地，所述第五步中，针对开关型ldmos器件，还能增加进行一步低能量的离子注入形成ldd区。
16.进一步地，所述第三步中，进行体区注入时光刻胶要包住多晶硅栅极不小于0.1um的范围，防止高能量的离子注入打穿多晶硅层。
17.进一步地，所述的第四步中，修饰性刻蚀将体区注入窗口内包住多晶硅栅极的光刻胶进一步去除，使体区注入窗口内的多晶硅栅极全部露出。
18.进一步地，所述的第五步中，低能量的注入深度小于体区的注入深度，但注入范围大于体区，原光刻胶包住多晶硅栅极所造成的遮挡区域在低能量的注入步骤中被重新注入。
19.进一步地，所述第六步中，沉积的介质层为氧化硅层或者是氮化硅层，刻蚀之后在所述多晶硅栅极的两侧形成侧墙。
20.本发明所提供的ldmos器件的工艺方法，直接将体区刻蚀出来，解决光刻对准的问题，同时解决光刻数据率过低对刻蚀效果的影响。
21.附图说明
22.图1 是现有的ldmos器件的剖面结构示意图。
23.图2～7 是本发明工艺步骤示意图。
24.图8 是本发明工艺流程图。
25.附图标记说明1是外延，2是埋层，3是第一深阱，4是第二阱区，5是sti，6是漂移区，7是多晶硅（栅极），8是光刻胶，9是体区,10是侧墙。
26.具体实施方式
27.以下结合附图给出本发明的具体实施方式，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，但本发明不限于以下的实施方式。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施
例，而不是全部的实施例。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.由于传统的ldmos器件制造工艺中，当体区clear ratio过小时,开关ldmos器件的阈值电压vt会出现波动。vt 波动可能与体区刻蚀后有多晶硅残留有关，导致低能量的as大剂量未注入进去。因此，对体区精确地刻蚀，解决多晶硅残留的问题，也就提高了vt的波动稳定性。
30.本发明涉及一种ldmos器件的工艺方法，如图2～7所示，包含如下的步骤：第一步，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成外延层1。本发明实施例以开关n型ldmos器件为例进行说明。在所述外延层中通过离子注入形成n型的埋层2；再在所述外延层表面进行刻蚀并填充形成sti。通过离子注入形成n型的第一深阱3，然后进行热退火激活；第一深阱的边界位于sti之下包住两侧sti之间的区域，底部与n型埋层相接，形成一个类似于盆型的隔离区域。
31.在所述外延中形成有源区。
32.通过光刻胶定义在所述有源区中通过离子注入形成n型的第二阱区4；所述第二阱区4位于第一深阱3之中，其范围及结深均不超过第一深阱。
33.对于开关型器件，可以在所述的第一深阱与埋层形成的隔离区中进行n型离子注入，形成漂移区6。
34.在所述外延的表面形成一层栅介质层，然后在所述栅介质层表面再淀积一层多晶硅层7。
35.第二步，光刻胶定义后对所述多晶硅层7进行刻蚀，形成所述开关ldmos器件的栅极。
36.第三步，重新涂覆光刻胶8，定义出体区，打开体区注入窗口通过高能量的离子注入形成所述开关ldmos器件的体区9。体区的窗口中，光刻胶需要包住多晶硅栅极约0.1um的区域，将多晶硅栅极覆盖包裹住，因此实际形成的体区注入窗口要小于多晶硅栅极所界定的窗口，光刻胶对多晶硅栅极的包裹保护可以防止体区的高能量注入打穿多晶硅栅极。
37.第四步，对体区注入窗口的光刻胶进行修饰性刻蚀，将体区注入窗口边缘区域的包裹住多晶硅栅极的光刻胶去除，露出多晶硅栅极，体区注入窗口进一步扩大。
38.第五步，对体区注入窗口在再进行低能量的离子注入，然后进行热退火激活。低能量的离子注入能沿着多晶硅栅极的边界注入形成沟道区。对于开关型ldmos器件，还可以增
加一步离子注入形成ldd区。
39.第六步，沉积介质层，如氧化硅层或者是氮化硅层，刻蚀形成所述多晶硅栅极的侧墙10。
40.后续还包括重掺杂离子注入及退火激活形成源漏接触区、体区引出区，以及形成接触孔及正面金属等常规工艺，与现有工艺相同，不再赘述。
41.相比传统工艺，本发明删去除了体区刻蚀,在多晶硅刻蚀的时候直接将体区刻蚀出来，体区的高能量注入后增加一步光刻去胶工艺，再进行低能量注入，增加的一步光刻去胶工艺可以去除刻蚀残留物，也消除了光刻胶形貌不直的影响。多晶硅刻蚀将体区刻蚀出来，解决了光刻对准的问题，也解决了数据率过小对刻蚀的影响。使得n型的as大剂量未注入情况不会发生，控制了vt波动。
42.以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种ldmos器件的工艺方法，其特征在于：第一步，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成外延层；在所述外延层中通过离子注入形成第二导电类型的埋层；再在所述外延层表面进行刻蚀并填充形成sti；通过离子注入形成第二导电类型的第一深阱；然后进行热退火激活；在所述外延中形成有源区；通过光刻胶定义在所述有源区中通过离子注入形成第二导电类型的第二阱区；在所述外延的表面形成一层栅介质层，然后在所述栅介质层表面再淀积一层多晶硅层；第二步，光刻胶定义后对所述多晶硅层进行刻蚀，形成所述开关ldmos器件的栅极；第三步，重新涂覆光刻胶，定义出体区，打开体区注入窗口通过高能量的离子注入形成所述开关ldmos器件的体区；第四步，对体区注入窗口的光刻胶进行修饰性刻蚀，露出多晶硅栅极；第五步，对体区注入窗口在再进行低能量的离子注入，然后进行热退火激活；第六步，沉积介质层，刻蚀形成所述多晶硅栅极的侧墙；第七步，进行重掺杂的离子注入，形成所述ldmos器件的源区、漏区以及体区引出区；形成接触孔及金属互连，形成最终的mos器件。2.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述第一步中，第一深阱位于sti之下，与所述埋层连接在一起，形成盆型隔离区域。3.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述第一步中，对于开关ldmos器件，在所述外延中还包括通过离子注入形成第二导电类型的漂移区的步骤。4.如权利要求1所述的开关ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述第五步中，针对开关型ldmos器件，还能增加进行一步低能量的离子注入形成ldd区。5.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述第三步中，进行体区注入时光刻胶要包住多晶硅栅极不小于0.1um的范围，防止高能量的离子注入打穿多晶硅层。6.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述的第四步中，修饰性刻蚀将体区注入窗口内包住多晶硅栅极的光刻胶进一步去除，使体区注入窗口内的多晶硅栅极全部露出。7.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述的第五步中，低能量的注入深度小于体区的注入深度，但注入范围大于体区，原光刻胶包住多晶硅栅极所造成的遮挡区域在低能量的注入步骤中被重新注入。8.如权利要求1所述的ldmos器件的工艺方法，其特征在于：所述第六步中，沉积的介质层为氧化硅层或者是氮化硅层，刻蚀之后在所述多晶硅栅极的两侧形成侧墙。

技术总结

本发明公开了一种LDMOS器件的工艺方法：第一步，形成埋层；刻蚀并填充形成STI；离子注入形成第一深阱；通过光刻胶定义在所述有源区中形成第二阱区；形成一层栅介质层及多晶硅层；第二步，光刻胶定义后对所述多晶硅层进行刻蚀，形成所述开关LDMOS器件的栅极；第三步，重新涂覆光刻胶，定义出体区，打开体区注入窗口通过高能量的离子注入形成所述开关LDMOS器件的体区；第四步，对体区注入窗口的光刻胶进行修饰性刻蚀，露出多晶硅栅极；第五步，对体区注入窗口在再进行低能量的离子注入，然后进行热退火激活；第六步，沉积介质层，刻蚀形成所述多晶硅栅极的侧墙。本发明直接将体区刻蚀出来，解决光刻对准的问题，同时解决光刻数据率过低对刻蚀效果的影响。过低对刻蚀效果的影响。过低对刻蚀效果的影响。