一種超高壓bcd工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高壓BCD工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法，包括下列步驟：1：準(zhǔn)備一片P型硅片；2：由光罩定義出深N阱一注入?yún)^(qū)域并注入；3：由光罩定義出深N阱二注入?yún)^(qū)域并注入；4:高溫推進(jìn)形成橫向和縱向的耐壓層；5:由光罩定義出低壓N阱、低壓P阱注入?yún)^(qū)域并注入；進(jìn)行高溫退火；6：生長(zhǎng)氧化層并淀積SiN，由光罩定義有源區(qū)，并刻蝕SiN，在漂移區(qū)上方形成場(chǎng)氧，將SiN濕法去除；7：生長(zhǎng)柵氧并淀積多晶硅，光罩定義形成柵極多晶硅和漂移區(qū)場(chǎng)氧上的場(chǎng)板；8：離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)；9：進(jìn)行后續(xù)工藝。本發(fā)明采用較簡(jiǎn)單的雙深N阱擴(kuò)散工藝，在超高壓BCD工藝內(nèi)實(shí)現(xiàn)耐壓達(dá)到700V以上隔離結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單，成本低。
【專利說(shuō)明】—種超高壓BCD工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，具體涉及超高壓B⑶制造工藝，尤其涉及一種超高壓B⑶工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在超高壓B⑶工藝(B⑶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雙極管bipolar，CMOS和DMOS器件，稱為B⑶工藝)中，由于其用來(lái)做高壓漂移區(qū)的DEEPNWELL (深N阱)本身濃度比較低，所以在用于HIGH SIDE (高壓側(cè))應(yīng)用時(shí)，其LVPW (低壓P講)對(duì)于PSUB (P型襯底)的punch though (PT穿通型)耐壓往往都只有幾十伏的電壓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于700V ISOLATION (隔離)的要求。
[0003]為了能形成超高壓的ISOLATION結(jié)構(gòu)，目前的技術(shù)主要有兩種方法:第一種是做成SOI結(jié)構(gòu)(Silicon-On-1nsulator,絕緣襯底上的娃，即娃晶體管結(jié)構(gòu)在絕緣體之上),通過(guò)介質(zhì)隔離形成超高壓ISOLATION,這種做法的優(yōu)點(diǎn)是可靠性突出且沒有l(wèi)atch up (latchup即閂鎖效應(yīng)，又稱自鎖效應(yīng)、閘流效應(yīng)，它是由寄生晶體管引起的，屬于CMOS電路的缺點(diǎn)。通常在電路設(shè)計(jì)和工藝制作中加以防止和限制。該效應(yīng)會(huì)在低電壓下導(dǎo)致大電流，這不僅能造成電路功能的混亂，而且還會(huì)使電源和地線間短路，引起芯片的永久性損壞。防止:在集成電路工藝中采用足夠多的襯底接觸)，但是缺點(diǎn)也很明顯，成本太高，工藝加工復(fù)雜，特別是對(duì)于超高壓工藝，SOI做的DMOS往往結(jié)構(gòu)上和VDMOS (垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)相近，其要求的漂移區(qū)比常規(guī)的LDMOS (橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)大很多，所以面積上反而沒有太多優(yōu)勢(shì)；另一種做法是通過(guò)生長(zhǎng)一層外延，將ISOLATION區(qū)域底部的N型加濃，實(shí)現(xiàn)超高壓的ISOLATION，這種做法需要增加一次外延，工藝也較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種超高壓BCD工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法，采用比較簡(jiǎn)單的雙DEEP NWELL阱擴(kuò)散工藝，在超高壓B⑶工藝內(nèi)實(shí)現(xiàn)耐壓達(dá)到700V以上隔離結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單，成本低。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超高壓BCD工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法，包括下列工藝步驟:
[0006]步驟1:準(zhǔn)備一片P型硅片，其摻雜濃度由器件設(shè)計(jì)的耐壓決定；
[0007]步驟2:由光罩定義出深N阱一注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成深N阱一；
[0008]步驟3:由光罩定義出深N阱二注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成深N阱二 ；
[0009]步驟4:進(jìn)行高溫推進(jìn)，形成橫向和縱向的耐壓層；同時(shí)推進(jìn)深N阱一和深N阱二，其濃度和結(jié)深由耐壓的要求決定；
[0010]步驟5:由光罩定義出低壓N阱注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成低壓N阱；由光罩定義出低壓P阱注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行Bll注入，形成低壓P阱；然后進(jìn)行高溫退火；[0011]步驟6:在全硅片上生長(zhǎng)氧化層并淀積SiN，由光罩定義有源區(qū)，并干法刻蝕掉有源區(qū)以外的場(chǎng)隔離區(qū)上的SiN，在場(chǎng)隔離區(qū)上生長(zhǎng)場(chǎng)氧作為漂移區(qū)場(chǎng)氧，然后將其余SiN采用濕法刻蝕去除；
[0012]步驟7:生長(zhǎng)柵氧并淀積多晶硅，光罩定義形成柵極多晶硅；
[0013]步驟8:離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)；
[0014]步驟9:進(jìn)行后續(xù)工藝，包括接觸孔，金屬層，鈍化層工藝將電極引出。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟I中，所述P型硅片的電阻率較高，對(duì)于設(shè)計(jì)電壓在700V的B⑶工藝，所述P型硅片的電阻率為70ohm.Cm。
[0016]進(jìn)一步的，在步驟2中，所述的深N阱一注入?yún)^(qū)域包含整個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，其濃度和結(jié)深能夠滿足RESURF技術(shù)(Reduce surfacefield,降低表面電場(chǎng)技術(shù))的要求，即在橫向擊穿之前能在縱向全部形成耗盡層，從而減弱了橫向的電場(chǎng)，使得橫向耐壓能達(dá)到700V以上。
[0017]進(jìn)一步的，在步驟3中，所述的深N阱二注入?yún)^(qū)域?yàn)楦綦x區(qū)域高壓的一側(cè)，即該區(qū)域的實(shí)際注入劑量是由深N阱一和深N阱二注入共同決定，而在漂移區(qū)和低壓端都沒有深N阱二注入，其目的主要在于能加強(qiáng)高壓一側(cè)的縱向punch though耐壓，使得隔離區(qū)低壓P阱和低壓N阱對(duì)于PSUB的耐壓能達(dá)到700V以上。
[0018]進(jìn)一步的，在步驟4中，所述的高溫推進(jìn)，使得深N阱一的結(jié)深能形成RESURF結(jié)構(gòu)，而深N阱一和深N阱二共同區(qū)域的結(jié)深能滿足縱向的punch though耐壓。所述的高溫推進(jìn)的溫度為1150-1200攝氏度，時(shí)間為200-300分鐘。
[0019]進(jìn)一步的，在步驟5中，所述高溫退火的溫度為1050-1150攝氏度，時(shí)間為30-60`秒。
[0020]進(jìn)一步的，在步驟7中，所述的柵極多晶硅在隔離結(jié)構(gòu)中用作源極端的場(chǎng)板和漏極端的場(chǎng)板。
[0021]進(jìn)一步的，在步驟8中，通過(guò)光罩定義出N+和P+的源漏注入?yún)^(qū)域，形成高壓端N+的引出和低壓端P+的引出。
[0022]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的工藝方法可以僅僅在深N阱一的基礎(chǔ)上，在隔離區(qū)加一層深N阱二注入光罩，工藝簡(jiǎn)單，成本低。本發(fā)明主要是解決在隔離區(qū)域內(nèi)低壓P阱(LVPWELL)和低壓N阱(LVNWELL)相對(duì)于PSUB的電位抬高到700V以上時(shí)，可能會(huì)發(fā)生縱向Punch though擊穿,從而使器件失效；通過(guò)對(duì)隔離區(qū)的雙深N講(DEEPNWELL)注入，增加了隔離區(qū)N型的體濃度，從而提高縱向的隔離耐壓，可以實(shí)現(xiàn)超高耐壓的隔離結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1-圖8是本發(fā)明方法的流程示意圖；其中，圖2是本發(fā)明方法的步驟I完成后的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明方法的步驟2完成后的剖面示意圖；圖4是本發(fā)明方法的步驟3完成后的剖面示意圖；圖5是本發(fā)明方法的步驟5完成后的剖面示意圖；圖6是本發(fā)明方法的步驟6完成后的剖面示意圖；圖7是本發(fā)明方法的步驟7完成后的剖面示意圖；圖8是本發(fā)明方法的步驟8完成后的剖面示意圖；圖1是本發(fā)明方法的步驟9完成后的剖面示意圖。
[0024]圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:[0025]I是P型硅片，2是深N阱一，3是深N阱二，4是低壓N阱，5是低壓P阱，6是PSUB引出，7是場(chǎng)氧，8是場(chǎng)板，9是N+, 10是P+, 11是接觸孔，12是金屬層。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0027]在超高壓B⑶工藝High side應(yīng)用中，需求一個(gè)含有低壓device (器件)的區(qū)域?qū)τ趕ub (襯底)能耐高壓的隔離技術(shù)，使得該區(qū)域能滿足整體電位能抬高到至少600V以上。本發(fā)明就是在超高壓B⑶的工藝基礎(chǔ)上，開發(fā)一個(gè)HV floating (高壓浮動(dòng))的隔離技術(shù)，在該floating (浮動(dòng))區(qū)域內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)LV device (低壓器件),并使得floating (浮動(dòng))區(qū)域和sub的反向耐壓達(dá)到700V以上。
[0028]本發(fā)明的方法，具體包括如下步驟:
[0029]1.如圖2所示，準(zhǔn)備一片P型硅片1，P型硅片I的電阻率較高，對(duì)于設(shè)計(jì)電壓在700V的B⑶工藝，通常在70ohm.cm左右；P型硅片I的摻雜濃度很低，其摻雜濃度由器件設(shè)計(jì)的耐壓決定；
[0030]2.如圖3所示，通過(guò)光罩定義出深N阱一注入?yún)^(qū)域，在深N阱一注入?yún)^(qū)域注入P31，形成深N阱一 2 ;深N阱一 2注入的區(qū)域包含整個(gè)Isolation，其濃度和結(jié)深能夠滿足RESURF技術(shù)的要求，即在橫向擊穿之前能在縱向全部形成耗盡層，從而減弱了橫向的電場(chǎng)，使得橫向耐壓能達(dá)到700V以上；
[0031]3.如圖4所示，通過(guò)光罩定義出深N阱二注入?yún)^(qū)域，在深N阱二注入?yún)^(qū)域注入P31，形成深N阱二 3 ;深N阱二 3的注入只在Isolation區(qū)域高壓的一側(cè)，即該區(qū)域的實(shí)際注入劑量是深N阱一 2和深N阱二 3之和，而在漂移區(qū)和低壓端都沒有深N阱二注入，其目的主要在于能加強(qiáng)高壓一側(cè)的縱向punch though (PT穿通型)耐壓,使得ISOLATION區(qū)低壓P阱(LV PffELL)和低壓N阱(LV NWELL)對(duì)于PSUB的耐壓能達(dá)到700V以上；
[0032]4.兩次深N阱注入之后進(jìn)行高溫推進(jìn)，形成橫向和縱向的耐壓層；同時(shí)推進(jìn)深N阱一 2和深N阱二 3，其濃度和結(jié)深由耐壓的要求決定；所述高溫推進(jìn)(1150-1200攝氏度，200~300分鐘)使得深N講一 2的結(jié)深能形成RESURF (Reduce surface field,降低表面電場(chǎng)技術(shù))結(jié)構(gòu)，而深N講一 2和深N講二 3共同區(qū)域的結(jié)深能滿足縱向的punch though耐壓；
[0033]5.如圖5所示，通過(guò)光罩分別定義低壓N阱注入?yún)^(qū)域，在該區(qū)域注入P31，形成低壓N阱4，光罩定義低壓P阱注入?yún)^(qū)域，在該區(qū)域注入Bll，形成低壓P阱5，形成低壓N阱4和形成低壓P阱5的順序可以互換；2次低壓阱注入完之后進(jìn)行高溫退火(105(Tl 150攝氏度，30-60秒)，形成低壓器件的N阱和P講，以及ISOLATION區(qū)域源端的PSUB引出6 ;
[0034]6.如圖6所示，在全硅片上生長(zhǎng)氧化層并淀積SiN后(該氧化層和SiN作為場(chǎng)區(qū)氧化層生長(zhǎng)的阻擋層，在后續(xù)步驟會(huì)被去除)，通過(guò)光罩定義出有源區(qū)(本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，定義出有源區(qū)即利用有源區(qū)光刻版光刻，暴露出場(chǎng)隔離區(qū)，場(chǎng)隔離區(qū)以外的區(qū)域即為有源區(qū))，并采用干法刻蝕刻蝕掉有源區(qū)以外的場(chǎng)隔離區(qū)上的SiN，在場(chǎng)隔離區(qū)上生長(zhǎng)場(chǎng)氧7作為漂移區(qū)場(chǎng)氧 ，然后將其余SiN采用濕法刻蝕去除；
[0035]7.如圖7所示，生長(zhǎng)柵氧并淀積多晶硅P0LY，通過(guò)光罩定義并可使多晶硅形成柵極多晶硅8 ;淀積的柵極多晶硅8 (Gate P0LY)也在ISOLATION結(jié)構(gòu)中用作源極端的場(chǎng)板和漏極端的場(chǎng)板；
[0036]8.如圖8所示，通過(guò)光罩定義出N+9和P+10的源漏注入?yún)^(qū)域，形成高壓端N+9的引出，和低壓端P+10的引出，離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)；
[0037]9.如圖1所示，采用本領(lǐng)域常規(guī)方法進(jìn)行后續(xù)的隔離介質(zhì)層工藝，并進(jìn)行接觸孔光刻與蝕刻，打開接觸孔11，通過(guò)金屬層12引出電極，其中PSUB端和源端poly通過(guò)金屬短接，漏端N+和漏端poly通過(guò)金屬短接。
【權(quán)利要求】
1.一種超高壓B⑶工藝的隔離結(jié)構(gòu)制作工藝方法，其特征在于，包括下列工藝步驟: 步驟1:準(zhǔn)備一片P型硅片，其摻雜濃度由器件設(shè)計(jì)的耐壓決定； 步驟2:由光罩定義出深N阱一注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成深N阱一； 步驟3:由光罩定義出深N阱二注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成深N阱二 ； 步驟4:進(jìn)行高溫推進(jìn)，形成橫向和縱向的耐壓層；同時(shí)推進(jìn)深N阱一和深N阱二，其濃度和結(jié)深由耐壓的要求決定； 步驟5:由光罩定義出低壓N阱注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P31注入，形成低壓N阱；由光罩定義出低壓P阱注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行Bll注入，形成低壓P阱；然后進(jìn)行高溫退火； 步驟6:在全硅片上生長(zhǎng)氧化層并淀積SiN，由光罩定義有源區(qū)，并干法刻蝕掉有源區(qū)以外的場(chǎng)隔離區(qū)上的SiN，在場(chǎng)隔離區(qū)上生長(zhǎng)場(chǎng)氧作為漂移區(qū)場(chǎng)氧，然后將其余SiN采用濕法刻蝕去除； 步驟7:生長(zhǎng)柵氧并淀積多晶硅，光罩定義形成柵極多晶硅； 步驟8:離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)； 步驟9:進(jìn)行后續(xù)工藝，包括接觸孔，金屬層，鈍化層工藝將電極引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟I中，所述P型硅片的電阻率較高，對(duì)于設(shè)計(jì)電壓在700V的 B⑶工藝，所述P型硅片的電阻率為70ohm.cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟2中，所述的深N阱一注入?yún)^(qū)域包含整個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，其濃度和結(jié)深能夠滿足RESURF技術(shù)的要求，即在橫向擊穿之前能在縱向全部形成耗盡層，從而減弱了橫向的電場(chǎng)，使得橫向耐壓能達(dá)到700V以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟3中，所述的深N阱二注入?yún)^(qū)域?yàn)楦綦x區(qū)域高壓的一側(cè)，即該區(qū)域的實(shí)際注入劑量是由深N阱一和深N阱二注入共同決定，而在漂移區(qū)和低壓端都沒有深N阱二注入，其目的主要在于能加強(qiáng)高壓一側(cè)的縱向punchthough耐壓，使得隔離區(qū)低壓P阱和低壓N阱對(duì)于PSUB的耐壓能達(dá)到700V以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟4中，所述的高溫推進(jìn)，使得深N阱一的結(jié)深能形成RESURF結(jié)構(gòu)，而深N阱一和深N阱二共同區(qū)域的結(jié)深能滿足縱向的punchthough 耐壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于:在步驟4中，所述的高溫推進(jìn)的溫度為115(Tl200攝氏度，時(shí)間為200-300分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟5中，所述高溫退火的溫度為1050^1150攝氏度，時(shí)間為30~60秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟7中，所述的柵極多晶硅在隔離結(jié)構(gòu)中用作源極端的場(chǎng)板和漏極端的場(chǎng)板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟8中，通過(guò)光罩定義出N+和P+的源漏注入?yún)^(qū)域，形成高壓端N+的引出和低壓端P+的引出。
【文檔編號(hào)】H01L21/761GK103811402SQ201210461606
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】邢軍軍 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司