射频水平双扩散金属氧化物半导体器件及制作方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造领域，更具体涉及射频水平双扩散金属氧化物半导体器件及其制作方法。

背景技术：

射频水平双扩散金属氧化物半导体(RF LDMOS)广泛应用于手机基站、广播电视和雷达等领域。RF LDMOS的工艺一般包括下沉层、多晶硅、体区层、源漏层、注入层等。RF LDMOS器件的工作原理是，注入区将下沉区与源区连接，注入区和源区又会通过接触孔的金属短接。多晶硅下的沟道形成后，电流就可以从漏区流到源区，然后通过接触孔的金属流到注入区，然后通过下沉区流到背面的源端。

传统的制作方法，一般都是先用光刻工艺定义出零层在划片道区的位置，然后以光阻做掩模，通过硅刻蚀形成一个硅槽，这个硅槽的高低差就是一个对准标记，后续的下沉层等层次就可以使用这个标记来做光刻对准。

图1是传统工艺中器件的剖面图。从中可以看到，在器件有源区之外的划片道区，有一个零层形成的硅槽台阶。这个台阶可以给后续的各层做光刻对准使用。传统方法的优点是工艺简单，但是需要单独的一层光刻层零层，零层本身并不是器件结构中所需要的层次，它只是提供一个对准标记，因此造成成本较高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在保证功率器件性能的同时，节省零层光刻程序，节省成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件，所述器件包括：

衬底；

外延层，所述外延层位于所述衬底上，在所述外延层中设置有源区，所述有源区中包括下沉区和对准槽，所述对准槽位于所述有源区的上表面，所述下沉区位于所述对准槽的下部，并与所述对准槽底部以及衬底均接触；所述有源区还包括注入区，所述注入区的下部延伸入所述下沉区并部分接触所述对准槽的底部；

栅氧化层，覆盖于所述有源区上表面、对准槽的底部和对准槽的侧壁；

多晶硅，位于所述栅氧化层上表面，且对应于所述有源区的体区与所述栅氧化层接触的位置；

场氧化层，位于所述有源区的两侧，且与所述外延层接触。

优选地，所述对准槽的高度在500～1000埃之间。

本发明还公开了一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法，所述方法包括以下步骤：

S1、在衬底上制备外延层，并在所述外延层的预设区域形成对准槽和下沉区，所述对准槽位于所述外延层的上表面，所述下沉区位于所述对准槽的下部，并与所述对准槽以及衬底均接触；

S2、以所述对准槽为对准标记定义有源区，在所述有源区的两侧的外延层的上表面形成场氧化层；

S3、在所述有源区的上表面以及所述对准槽的底部和侧壁形成连续的栅氧化层，并在所述栅氧化层上形成多晶硅；

S4、在所述有源区内形成体区、源区、漏区、漂移区以及注入区，所述注入区的下部延伸入所述下沉区并部分接触所述对准槽的底部。

优选地，所述步骤S1中，形成所述对准槽和下沉区具体包括以下步骤：

S11、在所述外延层中定义下沉区，并在所述下沉区的上表面刻蚀所述对准槽；

S12、在所述下沉区注入离子，并进行离子驱入。

优选地，通过光刻板定义所述下沉区，并在注入离子之后、离子驱入之前去除光阻。

优选地，采用干法刻蚀刻蚀所述对准槽，刻蚀厚度在500～1000埃之间。

优选地，所述步骤S2具体为：

S21、在所述外延层的上表面、所述对准槽的底部和侧壁形成连续的垫氧化层，其厚度在200～500埃之间；

S22、在所述垫氧化层的上表面形成连续的氮化硅，其厚度在1500～3000埃之间；

S23、通过光刻板定义所述有源区，并刻蚀所述有源区两侧的所述氮化硅，露出对应位置的所述垫氧化层，之后去除定义所述有源区使用的光阻；

S24、在所述步骤S23中露出所述垫氧化层的区域形成场氧化层，其厚度在5000～30000埃之间，之后去除所述有源区上表面的所述垫氧化层和氮化硅，露出所述有源区上表面以及下沉区的上表面。

优选地，所述步骤S4具体为：

S41、在所述有源区定义体区，并注入离子，之后进行离子驱入；

S42、在所述有源区定义源区、漏区以及漂移区，并分别进行离子注入；

S43、在所述有源区定义注入区，并进行离子注入。

优选地，所述步骤S43中，进行离子注入的能量为70～100kev，剂量在1E15～1E16每平方厘米之间。

优选地，所述注入区的掺杂浓度大于所述下沉区的掺杂浓度，所述下沉区的掺杂浓度大于所述体区的掺杂浓度，所述体区的掺杂浓度大于所述外延层的参杂浓度。

(三)有益效果

本发明提供了一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件及其制作方法，本发明在下沉层离子注入之前，增加一步槽刻蚀工艺，使得形成一个对准槽，作为后续各层光刻层次对准使用，本发明节省了零层光刻程序，节省了成本，而且对器件性能也无任何影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图

图1是现有技术中射频水平双扩散金属氧化物半导体器件的结构示意图；

图2是本发明的一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件制作方法的流程图；

图3是本发明中定义下沉区后的器件结构示意图；

图4是本发明中形成对准槽后的器件结构示意图；

图5是本发明中形成下沉区并去除光阻后的器件结构示意图；

图6是本发明中定义有源区后的器件结构示意图；

图7是本发明中形成刻蚀有源区两侧的氮化硅后的器件结构示意图；

图8是本发明中形成场氧化层后的器件结构示意图；

图9是本发明中形成栅氧化层以及多晶硅后的器件结构示意图；

图10是本发明中形成体区后的器件结构示意图；

图11是本发明中形成源区、漏区以及漂移区后的器件结构示意图；

图12是本发明中形成注入区后的器件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例 用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1是现有技术中射频水平双扩散金属氧化物半导体器件的结构示意图，从图中可以看到，器件包括衬底1、外延层2、场氧化层3、栅氧化层4、体区5、多晶硅6、注入区7、源区8、漂移区9、漏区10以及下沉区11。注入区7将下沉区11与源区8连接，注入区7和源区8又会通过接触孔的金属短接。多晶硅下的沟道形成后，电流就可以从漏区10流到源区8，然后通过接触孔的金属流到注入区7，然后通过下沉区11流到背面的源端，从图1中可以看到，在器件区之外的划片道区，有一个零层形成的硅槽台阶15，这个台阶可以给后续的各层做光刻对准使用。传统方法的优点是工艺简单，但是成本较高，需要单独的一层光刻层零层，零层本身并不是器件结构中所需要的层次，它只是提供一个对准标记。

针对上述技术问题，本发明提供了一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件，所述器件包括：衬底1；外延层2，所述外延层2位于所述衬底1上，在所述外延层2中设置有源区，所述有源区中包括下沉区11和对准槽16，所述对准槽16位于所述有源区的上表面，所述下沉区11位于所述对准槽16的下部，并与所述对准槽16以及衬底1均接触；所述有源区还包括注入区7，所述注入区7的下部延伸入所述下沉区11并部分接触所述对准槽16的底部；栅氧化层4，覆盖于所述有源区上表面、对准槽的底部和对准槽的侧壁；多晶硅6，位于所述栅氧化层4上表面，且对应于所述有源区的体区5与所述栅氧化层4接触的位置；场氧化层3，位于所述有源区的两侧，且与所述外延层2接触。

进一步地，所述对准槽16的高度在500～1000埃之间。

本发明还公开了一种射频水平双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法，所述方法包括以下步骤：

S1、在衬底1上制备外延层2，并在所述外延层2的预设区域形成对准槽16和下沉区11，所述对准槽16位于所述外延层2的上表面， 所述下沉区11位于所述对准槽16的下部，并与所述对准槽16以及衬底1均接触；

S2、以所述对准槽16为对准标记定义有源区，在所述有源区的两侧的外延层的上表面形成场氧化层3；

S3、在所述有源区的上表面以及所述对准槽的底部和侧壁形成连续的栅氧化层4，并在所述栅氧化层4上形成多晶硅6，如图9所示；

进一步地，通过光刻定义并刻蚀形成所述多晶硅6；

S4、在所述有源区内形成体区5、源区8、漏区10、漂移区9以及注入区7，所述注入区7的下部延伸入所述下沉区11并部分接触所述对准槽16的底部。

进一步地，所述步骤S1中，形成所述对准槽16和下沉区11具体包括以下步骤：

S11、在所述外延层2中定义下沉区11，并在所述下沉区11的上表面刻蚀所述对准槽，如图4所示；

通过光刻板定义所述下沉区11，如图3所示；

对所述对准槽的刻蚀采用干法刻蚀，刻蚀厚度在500～1000埃之间，刻蚀气体是氯气和溴化氢，流量分别是40～60毫升/分钟和30～50毫升/分钟，功率300～500瓦，腔体压力80毫托，此步的目的是形成后续光刻的对准台阶，这个台阶替代了传统工艺中零层的台阶；

S12、在所述下沉区11注入离子，并进行离子驱入。并在注入离子之后、离子驱入之前去除光阻14，如图5所示。

下沉区11离子注入，注入离子是硼离子，能量100～200Kev之间，剂量1E15～1E16每平方厘米，然后用湿法工艺、干法工艺除或两者兼用来去光阻14，其中湿法工艺就是硫酸和双氧水的混合溶液，干法工艺就是使用氧离子轰击；之后进行下沉区11离子驱入，直到将下沉区11离子与重掺杂的衬底充分接触，其中驱入温度1100～1200度之间，时间2～6小时之间。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S21、在所述外延层2的上表面、所述对准槽的侧壁和底部形成连续的垫氧化层12，其厚度在200～500埃之间；

S22、在所述垫氧化层12的上表面形成连续的氮化硅13，其厚度在1500～3000埃之间；

S23、以所述对准槽为对准标记，通过光刻板定义所述有源区，如图6所示，并刻蚀所述有源区两侧的所述氮化硅13，露出对应位置的所述垫氧化层12，之后去除定义所述有源区使用的光阻14，如图7所示；

S24、在所述步骤S23中露出所述垫氧化层的区域形成场氧化层3，其厚度在5000～30000埃之间，之后去除所述有源区上表面的所述垫氧化层12和氮化硅13，露出所述有源区上表面以及下沉区11的上表面，如图8所示。

进一步地，生长所述场氧化层场氧采用湿法氧化，之后用温度170度，浓度为85％的浓磷酸去除氮化硅13，用氢氟酸剥除垫氧化层12。

进一步地，所述步骤S4具体为：

S41、在所述有源区定义体区5，并注入离子，之后进行离子驱入，如图10所示；

S42、在所述有源区定义源区8、漏区10以及漂移区9，并分别进行离子注入，如图11所示；

S43、在所述有源区定义注入区7，并进行离子注入，如图12所示；

进一步地，由于在下沉区11有硅槽，所以下沉区的离子必须比对准槽要深，才能避免硅槽将注入区分割开。因为这个原因，注入能量要比传统工艺稍大，能量为70～100kev，剂量1E15～1E16每平方厘米之间，注入离子为硼或者二氟化硼。传统工艺中，能量仅为40～70kev之间。

进一步地，所述注入区7的掺杂浓度大于所述下沉区11的掺杂浓度，所述下沉区11的掺杂浓度大于所述体区5的掺杂浓度，所述体区5的掺杂浓度大于所述外延层2的参杂浓度。

所述步骤S4之后的工艺，如孔层形成、表面金属连线以及背金工艺，与传统工艺相同，在此不再详细叙述。

本发明的器件若为N型器件，则衬底1为P型衬底，外延层2为P型外延层，体区5为P型体区，注入区7为P型注入区，源区8为N型源区，漂移区9为N型漂移区，漏区10为N型漏区，下沉区11为P型下沉区；本发明的器件若为P型器件，衬底1为P型衬底，则外延层2为P型外延层，体区5为N型体区，注入区7为P型注入区，源区8为P型源区，漂移区9为P型漂移区，漏区10为P型漏区，下沉区11为P型下沉区。

本发明公开了的制作方法，利用传统工艺中的下沉层形成硅槽台阶，供后续的各光刻层次做光刻对准使用，实现方法是在下沉层定义之后、离子注入之前，增加一步硅槽刻蚀工艺，使得形成一个硅槽，作为后续各层光刻层次对准使用。本发明节省了零层光刻程序，节省了成本，而且对器件也无任何影响。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。