一种功率器件分压环的制作方法
【专利摘要】本发明涉及半导体芯片器件制造工艺领域，公开了一种功率器件分压环的制作方法，对氧化后的衬底的有源区进行光刻；将N型离子注入及驱入有源区形成N型区域，所述N型区域的上表面生成薄氧化层；对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀；对衬底的分压环区进行光刻并注入P型离子形成P型区域即得到分压环。通过刻蚀N型区域的上表面生成的薄氧化层，有效避免了现有工艺中光刻胶边缘卷起，从而对P型离子的注入区域进行了准确的控制，对功率器件的功能提供了保障。
【专利说明】一种功率器件分压环的制作方法【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体芯片制造工艺【技术领域】，尤其涉及一种功率器件分压环的制作方法。
【背景技术】
[0002]对于一种功率器件，如双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(DM0S)，击穿电压是其重要的静态特性。为了减小P-η结曲面弯曲部分电场集中对击穿电压的影响，目前工艺中普遍采用分压环技术作为功率器件的终端技术，分压环的工艺非常简单，可以与主结一起扩散形成。
[0003]现有的分压环制作工艺为:在衬底上生长氧化层；通过光刻，界定出有源区，对氧化层进行刻蚀；通过光刻，界定出分压环注入区域，进行湿法刻蚀，在分压环注入区域注入离子后再进行退火工艺形成分压环。
[0004]如图1所示，分压环处有厚氧化层4，在进行湿法刻蚀该厚氧化层4时，部分区域会同时刻蚀到厚氧化层4和N型区域2上的薄氧化层3，由于厚氧化层4、薄氧化层3所需的刻蚀时间差异很大，会导致薄氧化层3的横向刻蚀比较严重，从而在光刻胶5与衬底I之间形成一个横向尺寸很宽的缝隙11。当水气进入到这个横向刻蚀出来的缝隙11后，就很难被烘烤出来，后续在进行大剂量的离子注入形成分压环P型区域6时，由于注入过程中会产生高温，因而会引起光刻胶5边缘卷起，如图2所示，光刻胶边缘卷起时，无法阻挡注入的P型离子，会造成P型注入区域的变大，注入到不该注入的区域12，这会影响功率器件的有源区的结构，甚至造成功率器件失效。
[0005]目前的解决光刻胶边缘卷起的方法有:一是增加湿法刻蚀后的烘烤时间、提高烘烤温度，这时缝隙中的水气可以被烘烤出来，但对于这种缝隙，烘烤也不能完全解决问题，并且光刻胶在两百多度就会发生流动变形，长时间的高温烘烤就会影响到光刻图形。二是降低注入剂量/能量，这种方法可以降低因注入造成的硅片温度升高的问题，进而减小了光刻胶边缘卷起的问题，但是限制注入剂量/能量，就会对功率器件的电性有影响。
[0006]在不影响功率器件性能的前提下，现有的功率器件分压环制作工艺中，光刻胶边缘卷起的现象很难避免。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种功率器件分压环的制作方法，能有效避免离子注入过程中光刻胶边缘卷起的现象。
[0008]本发明提供的一种功率器件分压环的制作方法，该方法包括如下步骤:
[0009]对氧化后的衬底的有源区进行光刻；
[0010]将N型离子注入及驱入有源区形成N型区域，所述N型区域的上表面生成薄氧化层；
[0011 ] 对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀；[0012]对衬底的分压环区进行光刻并注入P型离子。
[0013]对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀具体为，采用35%的氟化氨与49%的氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液对所述的薄氧化层进行刻蚀。
[0014]优选的，对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀具体为，采用35%的氟化氨与49%的氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液对所述的薄氧化层进行刻蚀0.5^1.0分钟。
[0015]所述薄氧化层的厚度为0.05^0.lum。
[0016]所述注入P型离子，其注入剂量为1E15个/cm2，注入能量为60KEV~150KEV。
[0017] 所述对氧化后的衬底的有源区进行光刻具体为:
[0018]对所述衬底的上表面进行氧化，形成厚氧化层；
[0019]在所述厚氧化层的上表面涂覆光刻胶后，对所述衬底的有源区进行光刻；
[0020]对所述有源区的厚氧化层进行湿法刻蚀；
[0021]去除厚氧化层表面的光刻胶。
[0022]所述对衬底的分压环区进行光刻并注入P型离子具体为:
[0023]在N型区域及厚氧化层上涂覆光刻胶层，通过光刻工艺在光刻胶层中形成分压环光刻窗口 ；
[0024]对所述分压环光刻窗口内厚氧化层进行湿法刻蚀；
[0025]在所述分压环光刻窗口内进行P型离子注入及驱入，在衬底内形成P型区域，即分压环；
[0026]去除N型区域及厚氧化层上的光刻胶层。
[0027]本发明所述方法适用于双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管、快恢复二极管或高压金属氧化物半导体场效应管的分压环的制作。
[0028]本发明方法涉及在半导体芯片制造工艺中的应用。
[0029]本发明还涉及功率器件半成品，包括分压环区域和N型区域，所述分压环区域表面依次覆盖氧化层和光刻胶层，N型区域表面仅覆盖光刻胶层。
[0030]本发明至少实现了如下有益效果:
[0031]本发明提供的一种功率器件的分压环制作方法，通过湿法刻蚀N型离子注入时衬底表面上生成的薄氧化层，有效防止了后续P型离子注入时高温引起的光刻胶边缘卷起，从而对P型离子的注入区域进行了准确的控制，确保了功率器件的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为现有技术中薄氧化层与光刻胶形成的缝隙剖面示意图；
[0033]图2为现有技术中光刻胶边缘卷起剖面示意图；
[0034]图3为本发明实施例中制作功率器件分压环的方法流程示意图；
[0035]图4a至图4i为本发明实施例中功率器件分压环的制作流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]在对有源区进行光刻前衬底上直接氧化生成的氧化层定义为厚氧化层；对有源区进行光刻刻蚀掉有源区的厚氧化层后，N型离子注入及驱入有源区形成N型区域的过程中，在N型区域表面生成的一层氧化层，定义为薄氧化层。
[0037]下面结合各个附图对本发明提供的功率器件分压环的制作方法进行详细说明。
[0038]如图3及图4a?图4i所示，本发明仅以DMOS分压环的制作方法为例进行详细说明，然而该方法也适用于其他需要制作分压环的功率器件的制作，如绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管、快恢复二极管、高压金属氧化物半导体场效应管等。
[0039]如图3所示，结合附图4a?图4i，对DMOS分压环的制作方法进行详细的描述。该方法包括以下步骤:
[0040]步骤301、在硅衬底表面上生长厚氧化层；具体为:
[0041]如图4a所示，该衬底I为硅衬底，包括有源区9和分压环区8 (如图4i)，有源区与分压环区有部分重叠，其中，分压环区为制作分压环的区域。在衬底I的上表面通过高温炉管氧化的方法生成二氧化硅层，即厚氧化层4，通过检测设备检测到厚氧化层4的厚度在
0.5um ?1.5um。
[0042]步骤302、对衬底的有源区进行光刻；具体为:
[0043]如图4b所示，在厚氧化层4上涂覆一层光刻胶7，对衬底I的有源区进行光刻，刻蚀掉有源区上的厚氧化层。
[0044]步骤303、去除厚氧化层表面的光刻胶；具体为:
[0045]如图4c所示，去除厚氧化层表面的光刻胶7。
[0046]步骤304、将N型离子注入并驱入有源区形成N型区域，所述N型区域的上表面生成薄氧化层；具体为:
[0047]如图4d所示，通过注入设备在有源区9注入N型离子，注入剂量为lE13/cm2，能量为120KEV，通过高温炉管驱入方法将注入的N型离子驱入到衬底I中，形成N型区域2，在这一过程中衬底有源区表面生成薄氧化层3，通过检测设备检测生成的薄氧化层3厚度为
0.05 ?0.lum。
[0048]步骤305、对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀；具体为:
[0049]如图4e所示，采用35%氟化氨与49%的氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液刻蚀薄氧化层，刻蚀时间为0.5?1.0分钟。通过膜厚测量设备检测到薄氧化层被完全刻蚀了。通过这步简单的刻蚀将生成的薄氧化层3去除，有效避免了后续步骤中的湿法刻蚀厚氧化层弓I起的光刻胶边缘卷起。
[0050]步骤306、在N型区域及厚氧化层上进行光刻；具体为:
[0051]如图4f所示，在N型区域2及厚氧化层4上涂覆光刻胶层，通过光刻工艺在光刻胶层5中形成分压环光刻窗口 10。
[0052]步骤307、对分压环区厚氧化层进行湿法刻蚀；具体为:
[0053]如图4g所示，在分压环区8采用35%氟化氨与49%的氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液刻蚀分压环光刻窗口 10内的厚氧化层4,刻蚀时间为10?15分钟。由于薄氧化层已经被刻蚀完全，这次刻蚀不会引起光刻胶边缘卷起。
[0054]步骤308、在分压环区注入P型离子及驱入具体为:
[0055]如图4h所示，在分压环区8通过注入设备，在所述分压环光刻窗口 10内进行P型离子注入，注入剂量在1E15个/cm2，注入能量在60kev?150kev，通过高温炉管驱入的方法将P型离子驱入至衬底1，在衬底I内形成P型区域6，所述P型区域6即分压环。在该方法中，所述N型区域2上直接覆盖光刻胶层5 ;而在现有技术中，N型区域和光刻胶层之间
还有一层薄氧化层。
[0056]步骤309、去除N型区域和厚氧化层上的光刻胶层；具体为:
[0057]如图4i所示，将N型区域和厚氧化层上的光刻胶层5去除。
[0058]通过上述方法制作的DMOS分压环，由于将注入N型离子时生成的薄氧化层完全刻蚀了，使得N型区域表面平整，在后续对分压环区的厚氧化层进行湿法刻蚀时避免了薄厚氧化层同时刻蚀，因此在有源区的光刻胶与硅衬底不会出现缝隙，避免了大量离子注入时光刻胶边缘卷起的现象，从而对P型离子的注入区域进行了准确的控制，对DMOS功率器件的功能提供了有力保障。
[0059]本发明还涉及上述的方法在半导体芯片制造中的应用。
[0060]本发明还涉及功率器件半成品，该功率器件半成品包括分压环区和N型区域，分压环区表面依次覆盖氧化层和光刻胶层，N型区域表面仅覆盖光刻胶层。
[0061]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种功率器件分压环的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 对氧化后衬底的有源区进行光刻； 将N型离子注入及驱入有源区形成N型区域，所述N型区域的上表面生成薄氧化层； 对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀； 对衬底的分压环区进行光刻并注入P型离子。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀具体为，采用35%氟化氨与49%氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液对所述的薄氧化层进行刻蚀。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述的薄氧化层进行湿法刻蚀具体为，采用35%氟化氨与49%氢氟酸质量比为7:1的缓冲溶液对所述的薄氧化层进行刻蚀0.5?1.0分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄氧化层的厚度为0.05、.lum。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入P型离子，其注入剂量为1E15个/cm2，注入能量为60KEV?150KEV。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对氧化后衬底的有源区进行光刻具体为: 对所述衬底的上表面进行氧化，形成厚氧化层； 在所述厚氧化层的上表面涂覆光刻胶后，对所述衬底的有源区进行光刻； 对所述有源区的厚氧化层进行湿法刻蚀； 去除厚氧化层表面的光刻胶。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对衬底的分压环区进行光刻并注入P型离子具体为: 在N型区域及厚氧化层上涂覆光刻胶层，通过光刻工艺在光刻胶层中形成分压环光刻窗口 ； 对所述分压环光刻窗口内厚氧化层进行湿法刻蚀； 在所述分压环光刻窗口内进行P型离子注入及驱入，在衬底内形成P型区域； 去除N型区域及厚氧化层上的光刻胶层。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法适用于双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管、快恢复二极管或高压金属氧化物半导体场效应管的分压环的制作。
9.权利要求1-8任一项所述的方法在半导体芯片制造中的应用。
10.一种功率器件半成品，包括分压环区和N型区域，其特征在于，所述分压环区表面依次覆盖氧化层和光刻胶层，N型区域表面仅覆盖光刻胶层。
【文档编号】H01L21/336GK103915340SQ201310004797
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】马万里 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司