製作高壓金氧半導體元件的方法

2023-08-07 00:09:11

專利名稱：製作高壓金氧半導體元件的方法
技術領域：
本發明關於 一種製作高壓金氧半導體元件的方法，尤指一種不需額外利
用自行對準金屬矽化物阻擋層(SAB)形成自行對準金屬矽化物的方法。
背景技術：
高壓元件，例如雙重擴散漏極(double diffused drain, DDD)元件，主要應 用於模擬電路(analogue IC)或電源管理電路(PMIC)等需接受高電壓信號的電路中。
請參考圖1至圖6。圖1至圖6為習知製作一高壓金氧半導體元件的方 法示意圖。如圖1所示，首先提供一基底IO,其包含有一低壓元件區12與 一高壓元件區14，且在基底10中有預先形成的絕緣結構16隔離低壓元件區 14與高壓元件區16。
如圖2所示，接著分別在低壓元件區12以及高壓元件區14內的基底10 上形成低壓柵極氧化層18以及高壓柵極氧化層20,其中低壓柵極氧化層18 的厚度一般小於200埃，而高壓柵極氧化層20的厚度則大於400埃。
如圖3所示，接著於低壓元件區12的低壓柵極氧化層18以及高壓元件 區14的高壓柵極氧化層20上沉積一多晶矽層22。接著，於多晶矽層22上 形成光掩模24以及光掩模26,其中光掩模24用以定義低壓元件區12內的 低壓元件的柵極圖案，而光掩模26用以定義高壓元件區14內的高壓元件的 柵極圖案。
如圖4所示，接著進行一蝕刻工藝，將未被光掩模24以及光掩模26所 遮蔽的多晶矽層22蝕除，形成低壓元件的柵極28以及高壓元件的柵極30, 同時繼續蝕刻低壓4冊極氧化層18,直到低壓元件區12內的基底IO被曝露出 來為止。
如圖5所示，隨後於基底10上塗布一光阻層，然後利用光刻技術將光 阻層定義成光掩模32以及光掩模34，其中光掩模32遮蓋住低壓元件區12, 而光掩模34僅覆蓋高壓元件區14內的高壓元件的柵極30,以及一部分突出柵極30兩側的高壓柵極氧化層20。
如圖6所示，接著進行一蝕刻工藝，將未被光掩模34覆蓋的高壓柵極 氧化層20蝕除。然後，再將光掩模32以及光掩模34去除，留下位於柵極 30下方的高壓柵極氧化層20，以及由柵極30兩側向外延伸的高壓柵極氧化 層20。
由上述可知，習知製作高壓金氧半導體元件的方法必須利用 一道額外的 光刻暨蝕刻工藝來定義出高壓元件區的高壓柵極氧化層，因此增加了工藝上
的複雜度以及製作成本。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種高壓金氧半導體元件的方法，以簡化高 壓元件工藝。
為達上述目的，本發明提供一種製作高壓金氧半導體元件的方法。首先， 提供基底，且該基底包含有至少一高壓元件區。接著於該基底上形成犧牲圖 案，該犧牲圖案具有開口，且該開口曝露出部分該高壓元件區。隨後於該開 口曝露出的該高壓元件區的該基底上形成柵極氧化層，再去除該犧牲圖案。 之後於該柵極氧化層上形成柵極電極，並於該柵極氧化層兩側的該基底中形 成兩個重度摻雜區。接著於該柵極電極的表面與該兩個重度摻雜區的表面分 別形成自行對準金屬矽化物。
本發明製作高壓金氧半導體元件的方法利用犧牲圖案的開口定義出柵 極氧化層的圖案，因此不需進行額外的光刻暨蝕刻工藝定義柵極氧化層的圖 案，同時於製作自行對準金屬矽化物之際亦不需額外形成自行對準金屬矽化 物阻擋層，而具有簡化工藝的優點。
為了更充分公開本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳 細說明與附圖。然而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加 以限制者。


圖1至圖6為習知製作一高壓金氧半導體元件的方法示意圖； 圖7至圖15為本發明一優選實施例製作高壓金氧半導體元件的方法示 意圖；圖16為本發明另一實施例製作高壓金氧半導體元件的方法示意圖。 主要元件符號說明
10基底12低壓元件區
14高壓元件區16絕緣結構
18低壓柵極氧化層20高壓柵極氧化層
22多晶矽層24光掩模
26光掩模28柵極
30柵極32光掩模
34光掩模50基底
52高壓元件區54中壓元件區
56低壓元件區58絕緣結構
52a柵極預定區52b重度摻雜區預定區
60犧牲圖案60a開口
62氧化矽層64氮化矽層
65第三氧化層66第一氧化層
68第二氧化層69高壓柵極氧化層
70低壓柵極氧化層72輕度摻雜區
74柵極電極78柵極電極
80輕度摻雜漏極82間隙壁
84重度摻雜區88重度摻雜區
90自行對準金屬矽化物
具體實施例方式
請參考圖7至圖15。圖7至圖15為本發明一優選實施例製作高壓金氧 半導體元件的方法示意圖，其中本實施例以整合製作高壓元件與低壓元件的 方法為例，以彰顯本發明的特徵，然而本發明的方法並不限於此，亦可單獨 應用於製作高壓元件，或另與其它工藝如中壓元件工藝整合。另外，除圖9 為圖8的上視圖外，其餘圖式以剖面示意圖表示。如圖7所示，首先提供一 基底50,例如一矽晶片，基底50包含有至少一高壓元件區52與一低壓元件 區56，且在基底50中有預先形成的絕緣結構58,例如淺溝隔離結構，藉以 區隔高壓元件區52與低壓元件區56。如圖8與圖9所示，高壓元件區52中定義有一柵極預定區52a,用以定 義出高壓元件區52中後續欲製作出的柵極電極的範圍，以及兩個重度摻雜 區預定區52b，用以定義出後續欲製作出的源極與漏極的範圍。接著於基底 50的表面形成一犧牲圖案60，且犧牲圖案60包含有一開口 60a曝露出部分 高壓元件區52。於本實施例中，犧牲圖案60包含有一氧化矽層62與一氮化 矽層64，並藉由光刻暨蝕刻技術去除部分氧化矽層62與氮化矽層64以形成 開口60a。於本實施例中，氧化矽層62的作用在於降低氮化矽層64與基底 50之間的應力，因此可視情況不設氧化矽層62,而在其它實施例中，亦可 選用其它材質作為犧牲圖案60的材質。值得說明的是，由圖8與圖9可知 在柵極電極的通道方向(圖9的X方向)上，犧牲圖案60的開口 60a的長度 大於柵極預定區52a的長度(亦即欲製作的柵極電極的長度)，且開口 60a的 長度亦約略等於兩個重度摻雜區預定區52b的間距。
如圖10所示，隨後，進行一熱氧化工藝，於犧牲圖案60的開口 60a所 曝露出的高壓元件區52的基底50的表面形成一第一氧化層66,其中第一氧 化層66作為高壓柵極氧化層之用，但高壓柵極氧化層的厚度必須加上後續 形成的第二氧化層(作為低壓柵極氧化層之用)的厚度。依高壓元件的應用範 圍而有所不同， 一般而言約在400埃以上，而在本實施例中高壓柵極氧化層 的厚度約為760埃，但不限於此。
如圖ll所示，接著去除犧牲圖案60,並再利用一熱氧化工藝於基底50 的表面形成一第二氧化層68,其中第二氧化層68會形成於低壓元件區56 的基底50的表面，以及高壓元件區52的第一氧化層66與基底50之間。第 二氧化層66於低壓元件區56作為低壓柵極氧化層之用，而第二氧化層68 於高壓元件區52則與第一氧化層66共同構成高壓柵極氧化層。於本實施例 中，低壓柵極氧化層的厚度約為40埃，而高壓柵極氧化層的厚度則為第一 氧化層66與第二氧化層68的厚度和。
如圖12所示，接著利用一掩模圖案(圖未示)進行一離子注入工藝，於高 壓元件區52的高壓柵極氧化層兩側的基底50中形成兩個輕度摻雜區72，其 中本實施例欲製作N型高壓元件，因此輕度摻雜區72為輕度N型摻雜，而 若欲製作P型高壓元件，則輕度摻雜區72應為輕度P型摻雜。
如圖13所示，接著進行一沉積工藝，於第二氧化層66上形成一多晶矽 層(圖未示)，並利用光刻與蝕刻技術分別於高壓元件區58與低壓元件區56形成柵極電極74、 78。接著利用柵極電極74、 78作為掩模進行一蝕刻工藝， 去除未被柵極電極74、 78遮蔽的第二氧化層68,以於低壓元件區56形成低 壓柵極氧化層70，並於高壓元件區52形成高壓柵極氧化層69。值得說明的 是由於第一氧化層66的厚度遠大於第二氧化層68的厚度，因此雖然高壓元 件區52的柵極電極74 二側的第一氧化層66亦有部分會被蝕除，但相較於 第二氧化層68的厚度被蝕除的第一氧化層66的厚度可忽略，因此圖示上並 未繪示出其差異。接著，可於低壓元件區56中製作輕度摻雜漏極80，並於 柵極電極74 、 78的側壁形成間隙壁82 。
如圖14所示，接著利用一掩模圖案(圖未示)進行一離子注入工藝，於柵 極電極74、 78兩側的基底50中分別形成兩個重度摻雜區84、 88，分別作為 高壓元件與低壓元件的源極/漏極，其中於本實施例中高壓元件區52的重度 摻雜區84為N型重度摻雜區，並與輕度摻雜區72構成雙重擴散漏極。
如圖15，進行一金屬矽化工藝，於重度摻雜區84、 88,以及柵極電極 74、 78的表面形成自行對準金屬矽化物90。
上述為本發明 一實施例製作高壓金氧半導體元件的方法流程，但本發明 的方法並不限於此。舉例來說，本發明的方法亦可將製作中壓元件的步驟加 以整合。請參考圖16,圖16為本發明另一實施例製作高壓金氧半導體元件 的方法示意圖。為便於比較兩實施例的差異，在兩實施例中相同元件使用相 同的標號，同時本實施例僅就兩實施例差異的部分進行說明。如圖16所示， 基底50中除高壓元件區52與低壓元件區56外，另包含有一中壓元件區54。 另外，在本實施例中，於形成第二氧化層68之前，包含有先於中壓元件區 54與高壓元件區52的基底50上形成一第三氧化層65,其中中壓元件區54 的第三氧化層65與第二氧化層68共同構成中壓柵極氧化層，而高壓元件區 52的第三氧化層65則與第二氧化層68以及第一氧化層66共同構成高壓柵 極氧化層。
由上述可知，本發明製作高壓金氧半導體元件的方法利用犧牲圖案的開 口定義出高壓柵極氧化層的圖案，因此不需進行額外的光刻暨蝕刻工藝定義 柵極氧化層的圖案，同時製作自行對準金屬矽化物之際亦不需額外形成自行 對準金屬矽化物阻擋層，而具有筒化工藝的優點。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變 化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種製作高壓金氧半導體元件的方法，包含提供基底，該基底包含有至少一高壓元件區；於該基底上形成犧牲圖案，該犧牲圖案具有開口，且該開口曝露出部分該高壓元件區；於該開口曝露出的該高壓元件區的該基底上形成柵極氧化層；去除該犧牲圖案；於該柵極氧化層上形成柵極電極；於該柵極氧化層兩側的該基底中形成兩個重度摻雜區；以及於該柵極電極的表面與該兩個重度摻雜區的表面分別形成自行對準金屬矽化物。
2. 如權利要求l所述的方法，其中該犧牲圖案包含氮化矽層。
3. 如權利要求2所述的方法，其中該犧牲圖案另包含氧化矽層，設於該 氮化矽層與該基底之間。
4. 如權利要求1所述的方法，另包含於該高壓元件區的該柵極氧化層上 形成該柵極電極之前，先於該高壓元件區的該基底中形成兩個輕度摻雜區。
5. 如權利要求4所述的方法，其中各該輕度摻雜區與其相對應的該重度 摻雜區構成雙重擴散漏極。
6. 如權利要求1所述的方法，其中該高壓元件區的該兩個重度摻雜區為 源極與漏極。
7. 如權利要求1所述的方法，其中該高壓元件區的該柵極氧化層利用熱 氧化工藝形成。
8. 如權利要求1所述的方法，其中在該柵極電極的通道方向上，該犧牲 圖案的該開口的長度大於該柵極電極的長度。
9. 如權利要求l所述的方法，另包含於形成該犧牲圖案之前，先於該基 底中形成隔離結構。
10. —種製作高壓金氧半導體元件的方法，包含 提供基底，該基底包含有高壓元件區與低壓元件區； 於該基底上形成犧牲圖案，該犧牲圖案具有開口，且該開口曝露出部分該高壓元件區；於該開口曝露出的該高壓元件區的該基底上形成第 一氧化層； 去除該犧牲圖案；於該基底上形成第二氧化層，且該第二氧化層覆蓋於該第一氧化層之上；於該高壓元件區的該第二氧化層與該低壓元件區的該第二氧化層上分 別形成柵極電極；去除未被該低壓元件區的該柵極電極覆蓋的該第二氧化矽層，以形成低 壓柵極氧化層，並一併去除未被該高壓元件區的該柵極電極覆蓋的該第二氧 化層，以形成高壓柵極氧化層；於高壓元件區的該高壓柵極氧化層兩側的該基底中形成兩個重度摻雜區；以及於該高壓元件區的該柵極電極的表面與該兩個重度摻雜區的表面分別 形成自行對準金屬矽化物。
11. 如權利要求IO所述的方法，其中該犧牲圖案包含氮化矽層。
12. 如權利要求11所述的方法，其中該犧牲圖案另包含氧化矽層，設於 該氮化矽層與該基底之間。
13. 如權利要求IO所述的方法，另包含於該高壓元件區的該第二氧化層 上形成該^^極電極之前，先於該高壓元件區的該基底中形成兩個輕度摻雜 區。
14. 如權利要求13所述的方法，其中各該輕度摻雜區與其相對應的該重 度摻雜區構成雙重擴散漏極。
15. 如權利要求IO所述的方法，其中該高壓元件區的該兩個重度摻雜區 為源極與漏極。
16. 如權利要求IO所述的方法，其中該高壓元件區的該第一氧化層利用 熱氧化工藝形成。
17. 如權利要求10所述的方法，其中該第二氧化層利用熱氧化工藝形成。
18. 如權利要求IO所述的方法，其中該高壓柵極氧化層的厚度約略等於 該第一氧化層與該第二氧化層的厚度和。
19. 如權利要求IO所述的方法，其中在該高壓元件區的該柵極電極的通道方向上，該犧牲圖案的該開口的長度大於該柵極電極的長度。
20.如權利要求IO所述的方法，另包含於形成該犧牲圖案之前，先於該 基底中形成多個隔離結構。
全文摘要
本發明提供了一種製作高壓金氧半導體元件的方法，首先，提供基底，並於基底上形成犧牲圖案，犧牲圖案具有開口，曝露出部分高壓元件區。隨後於該開口中形成柵極氧化層，再去除犧牲圖案。之後於柵極氧化層上形成柵極電極，並於柵極氧化層兩側的基底中形成兩個重度摻雜區。接著於柵極電極的表面與重度摻雜區的表面分別形成自行對準金屬矽化物。
文檔編號H01L21/02GK101320692SQ20071011028
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月8日 優先權日2007年6月8日
發明者劉明彥, 李文芳, 林育賢, 黃雅凰 申請人:聯華電子股份有限公司