专利名称：Rfldmos器件中栅极的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种RFLDM0S器件中栅极的制备方法。
背景技术：
基于多晶硅栅极的半导体器件是目前主流的半导体器件，得到广泛制造和应用。 但是由于材料本身的原因，因硅材料本身是一种半导体材料而非导体材料，其电阻率比较高。虽然可以采用掺杂的方法降低其电阻率，但有其极限，典型的采用注入掺杂工艺只能达到体浓度IO21 1022atom/Cm3 (个原子每立方厘米)，其电阻率约40 100欧姆/厘米。因此对于高速器件，其电阻率大大制约了速度和频率的提升。为了降低器件栅极的电阻率，常用的方法是使多晶硅形成金属硅化物，常用的金属硅化物为SiW。但是典型的SiW的电阻率为5 20欧姆/厘米，虽然电阻率数值有所降低，但还是无法满足高速或高频的需求。因此通常对于此类器件不采用Si来做，而是用SiGe (锗硅)，InP或金属栅器件的特殊材料来做。但是此类工艺材料特殊，工艺难度大，通常生产成本和销售价格都远远大于普通基于硅的半导体器件。对于普通的基于硅的器件，使用SiW作为金属硅化物是比较常用的工艺，其制备工艺流程为1)沉积多晶硅，然后在多晶硅上沉积钨(W)，加热退火形成SiW ；2)刻蚀多晶硅和SiW形成栅极；3)轻掺杂注入形成源区和漏区的轻掺杂源漏区(Low DopingSource/Drain注入， 简称LDD注入))；其中该步骤不是必须的，在较大尺寸工艺中LDD注入并不需要。4)形成栅极侧墙；5)而后为自对准源漏区的注入形成(Source/Drain注入)；6)沉积层间绝缘膜；7)接触孔形成以及后续的后道互连工艺。在此传统的制备方法中，因为在器件形成前，金属已经被引入。而金属离子的引入会污染半导体设备，使整个腔体沾染金属离子，同时金属离子是一种非常活跃的掺杂离子， 一旦进入正常的器件中，会极大改变器件的性能。因此对于含有金属的工艺都采用特殊设备进行专门生产。而现有的半导体工艺中，常用的金属为W，Cu，Al，因此一般半导体厂多数设备都是针对以上几种金属进行生产线配置。因此对于传统的半导体厂一般只能进行SiW 的金属硅化物生产。为了进一步降低电阻率，使用Ti、Co或Ni可以将栅极电阻率降低到1欧姆/厘米以下。但是对于普通半导体工厂和传统工艺，因为生产线配置原因，几乎不可能采用这些金属进行生产，其产量也受到极大限制。因此绝大多数工厂多晶硅电阻都不能做到很小的水平，因此基于硅的高速高频器件很难大规模量产。当RFLDM0S工作在高频时，栅上的高频电流在漏极被收集，此过程中因为频率极高，因此其电磁场会向环境中辐射造成电流损失，且损失的幅度随频率升高而升高，此效应同样会制约高频应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种RFLDM0S器件中栅极的制备方法，采用该方法制备出低电阻金属栅极且具有包裹栅极和漏区的金属浮栅结构的RF LDMOS器件。为解决上述技术问题，本发明的RFLDM0S器件中栅极的制备方法，在硅片上制备形成源区、漏区和多晶硅栅极之后，包括如下步骤1)在硅片上沉积绝缘介质层作为硬掩模层；2)之后在硅片上填充光刻胶或有机填充材料形成填充层；3)去除栅极上方的填充层，露出多晶硅栅极上的硬掩膜层；4)干法刻蚀去除多晶硅栅极上的硬掩模层，之后去除剩余的填充层；5)淀积与硅形成合金的金属层；6)采用退火处理，使金属层的金属与多晶硅形成硅合金；7)去除未反应的金属层；8)依次在硅片上沉积第二绝缘介质层及第二金属层；9)光刻及刻蚀第二金属层，形成覆盖部分多晶硅栅极与漏区的金属浮栅。本发明的制备方法中，利用栅极本身高度形成的台阶，通过淀积随形的介质膜作为硬掩模层，然后填充具有流动性的光刻胶或有机填充材料，形成在较低的源漏区较厚的填充层和较高的栅极区较薄的填充层，然后利用填充物的相同速率去除工艺，从而在源漏区遗留部分填充层，然后利用填充层与硬掩模层的刻蚀速率不同，在硬掩模层去除时保护源漏区的硬掩模层，随后在硅的合金化工艺中利用遗留的保护源漏区的硬掩模层自对准的在栅极区形成硅合金，同时因为硬掩模层厚度很薄，在后续的金属浮栅形成中可以作为绝缘层的一部分，形成具有较薄绝缘层的金属浮栅。本发明的制备方法啊，将低电阻栅极(金属栅)和金属浮栅结构同时集成，降低高频工作时的信号损耗，提高RFLDM0S器件的工作频率。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为本发明的RFLDM0S器件中栅极的制备方法流程图；图2至图11为与本发明的制备流程相应的结构示意图。
具体实施例方式本发明的RFLDM0S器件中栅极的制备方法，在硅片1上制备形成源区3、漏区2和多晶硅栅极5 G为栅氧)之后，包括如下步骤(见图1):1)在硅片上沉积绝缘介质层7作为硬掩模层(见图3)；2)之后在硅片上填充光刻胶或有机填充材料形成填充层9 (见图4)；3)去除栅极上方的填充层，露出多晶硅栅极上的硬掩膜层(见图5)；4)干法刻蚀去除多晶硅栅极上的硬掩模层(见图6)，之后去除剩余的填充层；5)淀积与硅形成合金的金属层10(见图7)；
6)采用退火处理，使金属层的金属与多晶硅形成硅合金6 (见图8)；7)去除未反应的金属层10 (见图9)；8)依次在硅片上沉积第二绝缘介质层及第二金属层8 (见图10，图中第二绝缘介质层和步骤1中的绝缘介质层相同)；9)光刻及刻蚀第二金属层，形成覆盖部分多晶硅栅极与漏区的金属浮栅(见图 11)。接着去除源区和漏区上通孔区的绝缘介质层(见图2)，进行后续金属连线工艺。上述步骤一中的绝缘介质层可以是SW2或SIN或其它Si，N, 0，C等的化合物，其厚度为200 5000埃，可通过CVD，PVD等方法进行淀积。步骤二中的填充材料为光刻胶时，步骤三可以用非充分曝光和显影去除栅极上方的光刻胶。此时光刻时的曝光光源可以为I-line，KrF或ArF等。此时光刻胶厚度T，曝光能量E对应的显影速度DR和显影时间 t ；步骤四中刻蚀选择比A，刻蚀介质层厚度t，以及过刻蚀量OE之间必须满足T-DR*t > A*t*(l+0E)，保证有源区的残留介质层厚度> 200埃。当步骤二中的填充材料为有机抗反射材料或有机填充材料是，在步骤三中可以用干法刻蚀进行回刻去除。此时保证步骤三中的残留填充物厚度> A*t*(l+0E)。步骤五中的金属层可以为W，Ti，Co或Ni等可以和Si 形成合金的材料，金属层的厚度为100 2000埃，可以采用溅射或沉积方式产生。步骤六中的退火时间和温度为业界共知的可以形成W，Ti，Co或Ni等Si合金的时间和温度。步骤七中的去除未反应的金属层的工艺为业界共知的可以去除W，Ti，Co或Ni等对应的湿法刻蚀工艺。步骤八中的第二绝缘介质层为SiO2或SiN或其它Si，N, 0，C等的化合物，可以与步骤2中的介质层材料一致或不一致均可，其厚度为200 5000埃。金属层可以为Al， Cu, Ag或其它Si和金属的合金，其厚度为500 5000埃。最后可以直接通过光刻刻蚀去除通孔区的介质层，或在后续的通孔层刻蚀中直接刻蚀去除。本发明的制备方法所制备的低电阻金属栅极结合包裹栅极和漏极的金属浮栅结构，它可以有效地对高频信号进行屏蔽。但同时为了防止栅极和漏极的短路，通常两者之间需要有绝缘介质进行阻隔。
权利要求
1.一种RFLDM0S器件中栅极的制备方法，其特征在于，在硅片上制备形成源区、漏区和多晶硅栅极之后，包括如下步骤1)在硅片上沉积绝缘介质层作为硬掩模层；2)之后在硅片上填充光刻胶、有机填充材料或有机抗反射材料形成填充层；3)去除栅极上方的填充层，露出多晶硅栅极上的硬掩膜层；4)干法刻蚀去除所述多晶硅栅极上的硬掩模层，之后去除剩余的填充层；5)淀积与硅形成合金的金属层；6)采用退火处理，使金属层的金属与多晶硅形成硅合金；7)去除未反应的金属层；8)依次在硅片上沉积第二绝缘介质层及第二金属层；9)光刻及刻蚀所述第二金属层，形成覆盖部分所述多晶硅栅极与所述漏区的金属浮栅。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤一绝缘介质层和步骤九中的第二绝缘介质层为同一介质，为二氧化硅、氮化硅，所述步骤一中的绝缘介质层的厚度为 200 5000 埃。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤六中淀积的金属为钨、钛、钻或镍，所述金属层的厚度为100 2000埃。
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤九中第二金属层为铝层、铜层或银层，所述第二金属层的厚度为500 5000埃。
全文摘要
本发明公开了一种RFLDMOS器件中栅极的制备方法，其为在制备低电阻金属栅极的基础上还制备出的包裹栅极和漏极的金属浮栅结构，该结构可以有效地对高频信号进行屏蔽。
文档编号H01L21/28GK102403208SQ20101027427
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者王海军, 王雷 申请人:上海华虹Nec电子有限公司