具有自對準金屬矽化工藝的雙柵ldmos的製備方法
2023-07-05 08:39:26
專利名稱：具有自對準金屬矽化工藝的雙柵ldmos的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種LDMOS的製備方法，特別涉及一種具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法。
背景技術：
隨著半導體製造工藝的不斷發展，對電源管理系統的轉換效率和尺寸要求日益提高。集成電路尺寸的縮小使得晶片操作電壓降低，因此系統的轉換效率和尺寸尤其重要。開關電源中開關的寄生電容是阻礙電源系統效率提高和尺寸減小的關鍵因素之一。LDMOS(橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體)結構為電源管理系統的常用開關器件。現有的LDMOS只有一層柵，如圖1和圖2所示的LDMOS結構。這種LDMOS結構中的柵，起控制開關導通和關斷的作用。其柵漏間的電容因米勒效應成為LDMOS器件最關鍵的寄生電容。此電容的減小對開關功耗的減少和速度的提高起到舉足輕重的作用。功耗的減少使得效率提高，而速度的提高使得系統中的電感和電容尺寸減小。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，其能降低所製備LDMOS器件的功耗。為解決上述技術問題，本發明的具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，包括如下步驟1)控制柵和屏蔽柵的形成，所述屏蔽柵位於體區和漏區之間的漂移區上，且所述控制柵和所述屏蔽柵有部分疊加放置，所述控制柵和所述屏蔽柵之間通過絕緣層隔離；2)而在體區和源區形成之後，澱積介質層，而後刻蝕所述介質層在所述控制柵和屏蔽柵兩邊形成側牆；3)之後進行自對準金屬矽化物形成工藝，在所述屏蔽柵，控制柵和源區表面形成金屬矽化物。本發明的具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，在具有控制柵和屏蔽柵的基礎上增加了自對準金屬矽化工藝，使得柵電阻大大降低，從而大大提高器件的開關速度。自對準金屬矽化還使得器件漏源間的通態電阻大大降低，從而大大降低器件導通時的功耗。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1為一種雙柵LDMOS結構示意圖；圖2為另一種雙柵LDMOS結構示意圖；圖3為本發明的方法流程示意圖；圖4為本發明中澱積介質層後的結構示意圖5為本發明中側牆形成後的結構示意圖；圖6為本發明中金屬矽化物形成後的結構示意圖；圖7為採用本發明的製備方法形成的另一 LDMOS的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，其工藝實施步驟介紹如下(見圖3)1)在矽襯底上進行熱氧化生成二氧化矽，該層二氧化矽為器件的柵氧。之後在二氧化矽上澱積第一層多晶矽，對第一層多晶矽進行光刻和刻蝕形成控制柵。多晶矽的澱積通常可採用化學氣相澱積法，而多晶矽的刻蝕通常採用幹法刻蝕工藝。2)接著在整個矽襯底上澱積氧化矽，緊接著澱積第二層多晶矽。這樣兩層多晶矽之間被二氧化矽隔開，第二層多晶矽與襯底之間也被二氧化矽隔開。氧化矽的澱積可採用熱氧生長法來製備。第二層多晶矽的澱積同樣可採用化學氣相澱積法。3)對第二層多晶矽進行光刻定義出屏蔽柵的位置，而後刻蝕第二層多晶矽形成屏蔽柵。屏蔽柵有一部分疊加在控制柵之上，另一部分在體區和漏區之間的漂移區之上。多晶矽的刻蝕同樣可採用幹法刻蝕工藝。以上三個步驟完成了雙柵的製備。4)進行離子束注入、熱擴散形成體區；然後利用控制柵和屏蔽柵作阻擋層進行源漏離子束注入，熱退火激活注入的離子。體區的摻雜類型與漂移區(襯底)相同。源漏摻雜類型與漂移區相同，但濃度遠高於漂移區。體區、源漏區的要求均於原LDMOS器件相同。5)之後澱積介質層(厚度可為100-10000埃)，而後刻蝕所述介質層在所述控制柵和屏蔽柵兩邊形成側牆(見圖幻。介質層可為氮化矽層或氧化矽層。圖4所示為澱積介質層後的結構示意圖，其中介質層位氧化矽層。側牆的刻蝕不需要刻蝕掩膜版，在澱積介質層之後直接回刻即可。6)之後進行自對準金屬矽化物形成工藝，在屏蔽柵，控制柵和源區表面形成金屬矽化物(見圖6)。因為鈦金屬、鈷金屬或鎳金屬等只和矽反應生成金屬矽化物，而不與氧化矽反應。因此最終金屬矽化物只在暴露出的屏蔽柵、控制柵和源區表面形成，為自對準工藝，不需要任何掩膜層。具體的形成工藝與現有工藝相同，具體可為先澱積鈦金屬、鈷金屬或鎳金屬到襯底表面；接著進行大於700°C的高溫處理，使金屬與矽反應；溼法去除未反應的金屬；之後再次進行高溫處理，生成低阻金屬矽化物。其餘步驟跟傳統工藝相同，包括澱積層膜；通過光刻、幹刻形成接觸孔，用金屬填孔、用幹刻或化學機械研磨去除多餘的金屬；澱積金屬膜，對金屬膜進行光刻、幹刻形成最終圖形。屏蔽柵可以通過金屬膜和接觸孔內金屬與源形成電連接，也可以懸空。本發明還有另一種實施例，即為在控制柵部分疊加在屏蔽柵的雙柵VDMOS結構中增加側牆工藝和金屬矽化物工藝，形成如圖7所示的結構。在該實施例中，雙柵形成的具體工藝為1)在柵氧上澱積第一層多晶矽，對第一層多晶矽進行光刻和刻蝕形成屏蔽柵。屏蔽柵位於體區和漏區之間的漂移區(即為襯底的外延層)之上。2)接著在整個矽襯底上澱積氧化矽，緊接著澱積第二層多晶矽。這樣兩層多晶矽之間被二氧化矽隔開，第二層多晶矽與襯底之間也被二氧化矽隔開。氧化矽的澱積可採用熱氧生長法來製備。第二層多晶矽的澱積同樣可採用化學氣相澱積法。3)對第二層多晶矽進行光刻定義出控制柵的位置，而後刻蝕第二層多晶矽形成控制柵。控制柵有一部分疊加在屏蔽柵之上。控制柵位於原來的體區之上，且控制柵的一邊向屏蔽柵延伸且疊加在屏蔽柵之上。本發明的具有自對準金屬矽化工藝的LDMOS的製備方法，在具有控制柵和屏蔽柵的基礎上增加了自對準金屬矽化工藝，使得柵電阻大大降低，從而大大提高器件的開關速度。
權利要求
1.一種具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟1)控制柵和屏蔽柵的形成，所述屏蔽柵位於體區和漏區之間的漂移區上，且所述控制柵和所述屏蔽柵有部分疊加放置，所述控制柵和所述屏蔽柵之間通過絕緣層隔離；2)而在體區和源區形成之後，澱積介質層，而後刻蝕所述介質層在所述控制柵和屏蔽柵兩邊形成側牆；3)之後進行自對準金屬矽化物形成工藝，在所述屏蔽柵，控制柵和源區表面形成金屬矽化物。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟二的介質層為氮化矽層或氧化矽層。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述介質層的厚度為100-10000埃。
4.如權利要求1至3中任一項所述的的製備方法，其特徵在於控制柵和屏蔽柵的形成過程為1)在LDMOS器件的控制柵製備完成之後，在整個矽片表面澱積氧化矽層，所述氧化矽層覆蓋所述控制柵；2)接著澱積第二層多晶矽；3)對所述第二層多晶矽進行光刻刻蝕，形成屏蔽柵，所述屏蔽柵的部分疊加在所述控制柵上。
5.如權利要求4所述的的製備方法，其特徵在於先澱積鈦金屬、鈷金屬或鎳金屬到襯底表面；接著進行大於700°C的高溫處理，使金屬與矽反應；溼法去除未反應的金屬；之後再次進行高溫處理，生成低阻金屬矽化物
6.如權利要求1至3中任一項所述的製備方法，其特徵在於控制柵和屏蔽柵的形成過程為1)在LDMOS器件的柵氧形成之後，澱積第一層多晶矽，光刻刻蝕形成屏蔽柵，所述屏蔽柵位於漏區和體區之間2)在整個矽片表面澱積氧化矽層，所述氧化矽層覆蓋所述屏蔽柵；3)接著澱積第二層多晶矽；4)對所述第二層多晶矽進行光刻刻蝕，形成控制柵，所述控制柵的部分疊加在所述屏蔽柵之上。
7.如權利要求6所述的的製備方法，其特徵在於先澱積鈦金屬、鈷金屬或鎳金屬到襯底表面；接著進行大於700°C的高溫處理，使金屬與矽反應；溼法去除未反應的金屬；之後再次進行高溫處理，生成低阻金屬矽化物。
全文摘要
本發明公開了一種具有自對準金屬矽化工藝的雙柵LDMOS的製備方法，包括如下步驟1)控制柵和屏蔽柵的形成，所述屏蔽柵位於體區和漏區之間的漂移區上，且所述控制柵和所述屏蔽柵有部分疊加放置，所述控制柵和所述屏蔽柵之間通過絕緣層隔離；2)而在體區和源區形成之後，澱積介質層，而後刻蝕所述介質層在所述控制柵和屏蔽柵兩邊形成側牆；3)之後進行自對準金屬矽化物形成工藝，在所述屏蔽柵，控制柵和源區表面形成金屬矽化物。採用本發明的方法所製備的LDMOS器件，其開關速度得到大大的提高。
文檔編號H01L21/336GK102569079SQ20101059528
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者王佰勝, 袁秉榮, 金勤海 申請人:上海華虹Nec電子有限公司