场氧化层的形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种场氧化层的形成方法，属于半导体芯片制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 在半导体集成电路中，元件的尺寸已经缩小到次微米级并高密度地集成在半导体 晶片上。为了获得良好的电性，元件之间必须被适当地隔离。场氧化层是集成电路中用于 进行隔离的一种绝缘层，其为将作为衬底的半导体晶片表层氧化形成。
[0003] 射频横向双扩散金属氧化物半导体（RFLDM0S)目前已经广泛应用于手机基站、广 播电视和微波雷达等领域。由于对高频的追求，使得RFLDM0S的半导体工艺与普通的功率 器件的工艺差别很大。RFLDM0S-般通过减少寄生电容和降低寄生电阻来实现对高频的需 求，而降低寄生电容就要求工艺中必须采用较厚的场氧化层作为隔离。
[0004] 传统工艺中，生长场氧化层需要在设定温度下，在反应器中将设定区域的衬底表 层氧化至设定厚度，形成场氧化层，然而该种方法在高温下氧化的耗时较长，制造效率低。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种场氧化层的形成方法，能够缩短形成场氧化层的时间，提高形成 场氧化层的效率。
[0006] 本发明提供一种场氧化层的形成方法，包括：
[0007] 在衬底表面形成垫氧化层；
[0008] 在所述衬底中的设定区域形成惨杂区域；
[0009] 在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层。
[0010] 进一步地，所述在所述衬底中的设定区域形成惨杂区域，具体为：
[0011] 在所述垫氧化层表面沉积氮化娃，形成氮化娃层；
[0012] 在所述氮化娃层表面涂布光阻，并将与所述设定区域对应位置的光阻和氮化娃层 去除；
[0013] 穿透所述垫氧化层，向所述衬底中的所述设定区域注入惨杂元素W形成所述惨杂 区域。
[0014] 进一步地，所述惨杂元素为磯、神或测。
[0015] 进一步地，所述惨杂元素分多次注入所述衬底中的所述设定区域中。
[0016] 进一步地，注入惨杂元素采用的注入能量为50-300kev。
[0017] 进一步地，注入惨杂元素的剂量为1E16-9E16原子/平方厘米。
[0018] 进一步地，所述在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化 层，具体为：
[0019] 在氨气和氧气的存在下采用湿法氧化，在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应 的位置形成主体氧化层。
[0020] 进一步地，所述氨气和氧气的流量比为3-4:2。
[0021] 进一步地，所述衬底具有外延层，所述垫氧化层形成于所述外延层的表面。
[0022] 进一步地，在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层的温 度为 1100-1200°C。
[0023] 本发明提供的场氧化层的形成方法，能够缩短形成场氧化层的时间，提高形成场 氧化层的效率。尤其对于RFLDM0S，其形成过程中往往使用具有外延的高浓度衬底，缩短形 成场氧化层的时间，能够有效减少高浓度的衬底中的惨杂元素向外延层扩散，从而保证器 件参数幼日击穿电压、导通电阻等）的稳定。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明一实施例提供的形成场氧化层的方法的流程图。
[00巧]图2a-图2g为本发明一实施例提供的经各步骤处理后的衬底的剖视图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 如图1所示，本发明提供一种场氧化层的形成方法，包括：
[0028] 101、在衬底1表面形成垫氧化层2,结果如图2a所示。；
[0029] W下W形成RFLDM0S的场氧化层为例，对本发明提供的形成方法进行详细说明， RFLDM0S需使用高惨杂浓度衬底，该衬底1包括外延层7和衬底本体9,垫氧化层2在该高 惨杂浓度衬底的外延层7表面形成。本领域技术人员可W理解，对于其他类型的金属氧化 物半导体，可根据需要选择相对低惨杂浓度的衬底，该衬底1不具有外延层7,垫氧化层2可 直接在该衬底本体9表面形成。
[0030] 所述垫氧化层2的厚度可W在200-500A之间，其中，生长垫氧化层2的过程具 体可W为；在高温设备中通入氧气，使衬底1的外延层7发生氧化反应形成氧化层。所述高 温设备通常可使用为管式炉，氧化反应的温度范围可W为900-110(TC。所述衬底1可为N 型衬底或P型衬底，电阻率可为1-200欧姆?厘米，厚度可为200-2000微米。
[0031] 102、在所述衬底1中的设定区域形成惨杂区域；
[0032] 所述设定区域为在衬底1表层需要形成场氧化层的区域。所述表层是位于衬底1 内部并接近衬底1表面的区域，其厚度一般为10微米W下。
[0033] 在所述衬底1中的设定区域形成惨杂区域的具体步骤为：
[0034] 在垫氧化层2表面沉积氮化娃，形成氮化娃层3,形成氮化娃层3的方法可使用化 学气相沉积法来实现，具体操作可与现有技术中的相同，其厚度在1500-3000A之间，结果 如图2b所示；
[00巧]在上述氮化娃层3表面涂布光阻4,通过曝光、显影的方法将与所述设定区域对应 位置的光阻4去除，结果如图2c所示；
[0036] 将与所述设定区域对应位置的氮化娃层3刻蚀去除，所述刻蚀可W采用等离子体 干法刻蚀或热磯酸等方法，结果如图2d所示；
[0037] 穿透所述垫氧化层2,向所述衬底1中的所述设定区域注入惨杂元素W形成所述 惨杂区域，结果如图2e所示。然后去除剩余的光阻，结果如图2f所示。通常采用离子注入 的方法注入惨杂元素，所述离子注入可采用注入机来实现，具体操作与现有技术中的相同。
[0038] 其中，所述惨杂元素可W为磯、神或测等，优选磯元素。
[0039] 进一步地，所述惨杂元素分可W多次注入所述衬底1的所述设定区域中。本发明 人的研究表明，采用多次注入的方法更有利于使惨杂元素在衬底1表层均匀分布，从而更 有利于在后续步骤中缩短生长氧化层的时间。
[0040] 进一步地，通常注入惨杂元素采用的注入能量可W为50-300kev。惨杂元素分多次 注入时，在后的注入工艺采用的注入能量一般应大于在先注入工艺所采用的注入能量。通 常设定的注入能量足W使惨杂元素穿透所述垫氧化层2到达衬底1的表层中，但不能穿透 所述光阻4,使其形成掩蔽作用。注入能量、垫氧化层4及光阻4的厚度的选择可参照公知 技术，只要满足上述要求即可。
[0041] 进一步地，注入惨杂元素的剂量可W为1E16-9E16原子/平方厘米。
[0042] 103、在所述垫氧化层2表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层6。所述 主体氧化层6和垫氧化层2共同形成场氧化层，如图2g所示。
[0043] 具体方法可W为在氨气和氧气存在下采用湿法氧化，在所述垫氧化层2表面与所 述设定区域对应的位置形成主体氧化层6。采用湿法氧化的方法有利于进一步缩短主体氧 化层6生长的时间。在湿法氧化方法中，通常氨气和氧气的流量比可W为3-4:2,例如，氨气 的流量可W是5-化/min,所述氧气的流量可W是3-化/min。。
[0044] 通常，在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层6的温度 可W为 1100-1200°C。
[0045] W下通过实施例及对比例进一步说明本发明的技术方案和效果。
[0046] 实施例1
[0047]本实施例使用具有外延层7的P型或N型衬底1，将其置于管式炉内，通入氧气，在 lOOCrC下进行处理约5min，在外延层7表面氧化形成垫氧化层2,冷却后将衬底1移出管式 炉；
[0048] 使用化学气相沉积法在垫氧化层2表面沉积氮化娃，其厚度在1500-3000A之 间；
[0049] 在氮化娃层3表面涂布光阻4,通过曝光、显影的方法将与衬底1中的设定区域对 应位置的光阻4去除；
[0050] 采用等离子体干法刻蚀将与所述设定区域对应位置的氮化娃层3刻蚀去除；
[0051] 穿透垫氧化层2,向所述设定区域分两次注入磯离子W形成所述惨杂区域，第 一次注入能量可为50-80kev，剂量为1E16-9E16原子/平方厘米，第二次注入能量为 250-300kev，剂量也可为1E16-犯16原子/平方厘米；
[0052] 将经上述处理后的衬底1置于管式炉内，在115(TC、氧气和氨气的存在下进行湿 法氧化处理，其中氨气和氧气的流量比可W为3-4:2,在所述设定区域对应位置的垫氧化层 2表面形成主体氧化层6至设定厚度2. 7ym，主体氧化层6和垫氧化层2共同形成场氧化 层。
[0053] 对比例1
[0054] 本对比例在采用等离子体干法刻蚀将与衬底1中的设定区域对应位置的氮化娃 层3刻蚀去除之后，直接在与所述设定区域对应位置的垫氧化层2表面形成主体氧化层6 至设定厚度，不进行惨杂元素注入的工艺，其余与实施例1相同。
[0055] 实施例1与对比例1中的工艺如表1所示。
[0056]表1
[0057]
【主权项】
1. 一种场氧化层的形成方法，其特征在于，包括： 在衬底表面形成垫氧化层； 在所述衬底中的设定区域形成掺杂区域； 在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层。
2. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述在所述衬底中的设定区域形成 掺杂区域，具体为： 在所述垫氧化层表面沉积氮化硅，形成氮化硅层； 在所述氮化硅层表面涂布光阻，并将与所述设定区域对应位置的光阻和氮化硅层去 除； 穿透所述垫氧化层，向所述衬底中的所述设定区域注入掺杂元素以形成所述掺杂区 域。
3. 根据权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述掺杂元素为磷、砷或硼。
4. 根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述掺杂元素分多次注入所述衬底 中的所述设定区域中。
5. 根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，注入掺杂元素采用的注入能量为 50-300kev〇
6. 根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，注入掺杂元素的剂量为1E16-9E16原 子/平方厘米。
7. 根据权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述在所述垫氧化层表面与所述 设定区域对应的位置形成主体氧化层，具体为： 在氢气和氧气的存在下采用湿法氧化，在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位 置形成主体氧化层。
8. 根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述氢气和氧气的流量比为3-4:2。
9. 根据权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所述衬底具有外延层，所述垫氧 化层形成于所述外延层的表面。
10. 根据权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，在所述垫氧化层表面与所述设 定区域对应的位置形成主体氧化层的温度为1100-1200°C。
【专利摘要】本发明提供一种场氧化层的形成方法。所述形成方法包括：在衬底表面形成垫氧化层；在所述衬底中的设定区域形成掺杂区域；在所述垫氧化层表面与所述设定区域对应的位置形成主体氧化层。本发明提供的场氧化层的形成方法，能够缩短形成场氧化层的时间，提高形成场氧化层的效率。
【IPC分类】H01L21-306
【公开号】CN104810271
【申请号】CN201410037582
【发明人】闻正锋, 乐双申, 马万里, 赵文魁
【申请人】北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月26日