一种平面型VDMOS多晶栅极的形成方法与流程

文档序号:15464213发布日期:2018-09-18 18:55阅读:601来源:国知局

本发明涉及一种平面型VDMOS多晶栅极的形成方法,属于集成电路或分立器件制造技术领域。



背景技术:

平面型VDMOS常规多晶栅极是由非掺杂的LPCVD工艺的多晶,然后进行离子注入掺杂或者炉管磷扩散掺杂进行掺杂,使其具有良好导电性,以形成栅极。离子注入掺杂均匀性好,工艺重复性高,但掺杂浓度受限,大剂量5E15以上的离子注入即使用大束流的机器作业时间也很长,而且也无法提供1E16剂量以上的注入浓度,使用离子注入多晶掺杂成本较高,对注入的产能要求较大。炉管磷扩散掺杂成本低,作业量大,可以实现高掺杂浓度,但工艺均匀性差。原位掺杂是指多晶硅膜生长过程中的掺杂,它具有能使整个多晶层均匀掺杂,减少工艺步骤的优点,特别是减缓离子注入,扩散掺杂等常规掺杂技术的复杂性,并允许在相对低的温度下掺杂,通常使用LPCVD的方法,使用PH3和SiH4进行多晶原位掺杂生长。但如果直接换用常规的原位掺杂工艺,由于原位掺杂浓度较浓,在高温下多晶中的磷会穿透栅氧进入到栅氧-硅的表面,导致器件表面浓度异常,会引起器件开启电压和击穿电压的退化。因此我们提出一种使用原位掺杂工艺形成平面型VDMOS栅极的方法,通过调整原位掺杂和不掺杂区域的组合方式,以达到降低对栅氧及栅氧-硅界面的影响,并实现多晶内的高浓度均匀掺杂。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种使用新的多层结构的原位掺杂工艺来形成栅极的方法,克服平面型VDMOS常规使用离子注入或炉管磷扩散掺杂多晶硅来形成栅极的缺点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种平面型VDMOS多晶栅极的形成方法,主要是通过使用多夹层的原位掺杂工艺来形成栅电极,所述方法包括以下步骤:

步骤1,在完成栅氧氧化的圆片上开始原位掺杂淀积,先只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si,;

步骤2,在步骤1之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤3,接着步骤2,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

步骤4,在步骤3之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤5,接着步骤4,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

步骤6,在步骤5之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤7,完成圆片的后续工艺,利用后续工艺中的高温热过程完成夹层中的原位掺杂α-Si POLY的掺杂元素扩散;

上述过程的工艺温度为540-580℃,炉管工艺压力位150-350mt。

优选地,所述方法包括以下步骤:

步骤1,在完成栅氧氧化的圆片上开始原位掺杂淀积,先只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si,;

步骤2,在步骤1之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤3,接着步骤2,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

步骤4,在步骤3之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤5,接着步骤4,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

步骤6,在步骤5之上,同时通入SiH4和PH3,生长的掺杂α-Si;

步骤7,完成圆片的后续工艺,利用后续工艺中的高温热过程完成夹层中的原位掺杂α-Si POLY的掺杂元素扩散;

上述过程的工艺温度为560℃,炉管工艺压力位250mt。

优选地,步骤7中的高温热过程的温度范围为900-1150℃。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

1、电阻均匀性比传统的多晶炉管磷扩散掺杂显著提高。

2、成本比离子注入掺杂降低,同样投资的设备产能扩大,效益增加。

3、工艺温度选择540-580度,工艺形成的非晶硅的表面比多晶硅更平滑,在硅氧界面处电子陷阱会减少,对氧化层的击穿电压会有相当程度的提高,明显改善器件的可靠性。

4、降低多晶栅极中的磷对栅氧器件表面浓度的影响。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种平面型VDMOS多晶栅极的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示,本实施例中的一种平面型VDMOS多晶栅极的形成方法,主要是通过使用多夹层的原位掺杂工艺来形成栅电极,从而提高产能,降低成本,改善栅极电阻均匀性及栅氧击穿和可靠性。

实施例1

第1步,在完成栅氧氧化的圆片上开始原位掺杂淀积,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第2步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺生长的掺杂α-Si;

第3步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第4步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第5步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,继续生长的未掺杂α-Si;

第6步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第7步,完成圆片的后续工艺,利用后续工艺中的高温热过程(温度为900℃)完成夹层原位掺杂α-Si的掺杂元素扩散。

上述过程中,工艺温度为540℃,炉管工艺压力位150mt。

实施例2

第1步,在完成栅氧氧化的圆片上开始原位掺杂淀积,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第2步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺生长的掺杂α-Si;

第3步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第4步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第5步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,继续生长的未掺杂α-Si;

第6步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第7步,完成圆片的后续工艺,利用后续工艺中的高温热过程(温度为1025℃)完成夹层原位掺杂α-Si的掺杂元素扩散。

上述过程中,工艺温度为560℃,炉管工艺压力位250mt。

实施例2

第1步,在完成栅氧氧化的圆片上开始原位掺杂淀积,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第2步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺生长的掺杂α-Si;

第3步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,生长的未掺杂α-Si;

第4步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第5步,在的掺杂α-Si之上,只通SiH4,不通PH3,继续生长的未掺杂α-Si;

第6步,在的未掺杂α-Si之上,同时通入SiH4和PH3,使用原位掺杂工艺再生长的掺杂α-Si;

第7步,完成圆片的后续工艺,利用后续工艺中的高温热过程(温度为1150℃)完成夹层原位掺杂α-Si的掺杂元素扩散。

上述过程中,工艺温度为580℃,炉管工艺压力位350mt。

本发明是通过将硅片使用多夹层的原位掺杂工艺来形成栅电极,这样就会比常规的离子注入掺杂方式降低成本,提高产能,比炉管磷扩散方式提高电阻均匀性,比一般的多晶方式提高栅氧击穿可靠性,也比直接使用常规的原位掺杂工艺降低对栅氧表面浓度的影响。

除上述实施例外,本发明还包括有其他实施方式,凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案,均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

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