双极互补金属氧化半导体及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010518432.3

申请日:

2010.10.25

公开号:

CN102013434A

公开日:

2011.04.13

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 29/06申请公布日:20110413|||专利申请权的转移IPC(主分类):H01L 29/06变更事项:申请人变更前权利人:上海宏力半导体制造有限公司变更后权利人:上海华虹宏力半导体制造有限公司变更事项:地址变更前权利人:201203 上海市浦东新区张江高科技园区郭守敬路818号变更后权利人:201203 上海市张江高科技园区祖冲之路1399号登记生效日:20140514|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 29/06申请日:20101025|||公开

IPC分类号:

H01L29/06; H01L21/762

主分类号:

H01L29/06

申请人:

上海宏力半导体制造有限公司

发明人:

孙涛

地址:

201203 上海市浦东新区张江高科技园区郭守敬路818号

优先权:

专利代理机构:

上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237

代理人:

郑玮

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内容摘要

本发明涉及一种双极互补金属氧化半导体及其制备方法。所述双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟槽,在所述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。本发明的双极互补金属氧化半导体具有更好的隔离效果,且制备方法简单,成本低。

权利要求书

1: 一种双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟 槽,其特征在于,在所述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述 隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。
2: 如权利要求 1 所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽的表面设 置有衬垫氧化层。
3: 如权利要求 2 所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽内填充有 氧化硅。
4: 如权利要求 2 所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽内通过高 密度等离子体化学气相淀积工艺填充有氧化硅。
5: 一种双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,包括如下步骤 : 在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽 ; 在所述浅沟槽的下方的衬底的部分区域注入硼,并进行退火处理以形成隔离区 ; 在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间的衬底的区域注入氧,并进行退火处理以形 成氧化硅层。
6: 如权利要求 5 所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在衬底上 刻蚀形成用于隔离的浅沟槽包括如下步骤 : 在衬底上沉积衬垫氧化层和硬掩膜层 ; 光刻胶涂布和光刻定义浅沟槽区域 ; 刻蚀曝光露出的硬掩膜层、衬垫氧化层和部分衬底,形成所述浅沟槽。
7: 如权利要求 5 所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在形成所 述氧化硅层的步骤后,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层。
8: 如权利要求 7 所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在所述浅 沟槽的表面沉积衬垫氧化层后,通过高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述浅沟槽内 填充氧化硅。

说明书


双极互补金属氧化半导体及其制备方法

    【技术领域】
     本发明涉及一种双极互补金属氧化半导体及其制备方法。背景技术 双极互补金属氧化半导体 (Bipolar CMOS, BiCMOS) 是将 CMOS 和双极器件同 时集成在同一块芯片上的技术,其基本思想是以 CMOS 器件为主要单元电路,而在要求 驱动大电容负载之处加入双极器件或电路。 因此 BiCMOS 电路既具有 CMOS 电路高集成 度、低功耗的优点,又获得了双极电路高速、强电流驱动能力的优势。
     为了使得双极互补金属氧化半导体的各器件之间获得较好的隔离效果,通常采 用深沟槽隔离工艺 (Deep Trench Isolation) 和浅沟槽隔离工艺 (Shallow Trench Isolation, STI)。 现有的深沟槽隔离工艺的优点为 :具有较好的隔离性能、两个器件之间的空间距 离较小、具有较小的隔离衬底结寄生电容 Ccs 和较高的晶体管最高振荡频率 Fmax。 现有 的深沟槽隔离工艺的缺点为 :制备工艺复杂且需要较高的成本。 现有的浅沟槽隔离工艺 的缺点为 :浅沟槽并不能进行完全的隔离且两个器件之间的空间距离较大。
     发明内容 本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的双极互补金属氧化半导体。
     本发明的另一目的在于提供一种上述双极互补金属氧化半导体的制备方法。
     一种双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟 槽,在所述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述隔离区和所述 浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。
     优选的,所述浅沟槽的表面设置有衬垫氧化层。
     优选的,所述浅沟槽内填充有氧化硅。
     优选的,所述浅沟槽内通过高密度等离子体化学气相淀积工艺填充有氧化硅。
     一种双极互补金属氧化半导体的制备方法,包括如下步骤 :在衬底上刻蚀形成 用于隔离的浅沟槽 ;在所述浅沟槽的下方的衬底的部分区域注入硼,并进行退火处理以 形成隔离区 ;在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间的衬底的区域注入氧,并进行退火 处理以形成氧化硅层。
     优选的,在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽的步骤包括如下步骤 :在衬底上 沉积衬垫氧化层和硬掩膜层 ;光刻胶涂布和光刻定义浅沟槽区域 ;刻蚀曝光露出的硬掩 膜层、衬垫氧化层和部分衬底,形成所述浅沟槽。
     优选的,在形成所述氧化硅层的步骤后,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化 层。
     优选的,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层后,通过高密度等离子体化学气 相淀积工艺在所述浅沟槽内填充氧化硅。
     与现有技术相比,本发明的双极互补金属氧化半导体在所述浅沟槽的下方以注
     入硼的方式形成隔离区以提高隔离性能。 在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入 氧的方式形成氧化硅层。 所述氧化硅层和所述浅沟槽整体达到深沟槽的效果,进一步增 强了隔离效果,且可以减小两个器件之间的空间距离。 本发明的双极互补金属氧化半导 体的制备方法,在形成所述浅沟槽后通过注入硼和氧的方式,形成所述隔离区和所述氧 化硅层,制备方法简单,成本低。 附图说明
     图 1 是本发明的双极互补金属氧化半导体的结构示意图。
     图 2 到图 5 是本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法的示意图。 具体实施方式
     为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一 步的详细描述。
     请参阅图 1,图 1 是本发明的双极互补金属氧化半导体的结构示意图。 优选的, 所述双极互补金属氧化半导体是硅锗双极互补金属氧化半导体 (SiGe-BiCMOS)。 所述双 极互补金属氧化半导体包括衬底 11 和设置于所述衬底 11 的用于隔离的浅沟槽 15。 在所 述衬底 11 内,所述浅沟槽 15 的下方以注入硼 (boron) 的方式形成隔离区 16。 所述隔离 区 16 用于提高所述双极互补金属氧化半导体的隔离性能。 所述隔离区 16 和所述浅沟槽 15 的底部之间以注入氧 (oxygen) 的方式形成氧化硅层 17。 所述氧化硅层 17 和所述浅沟 槽 15 整体达到深沟槽的效果。 所述浅沟槽 15 的表面设置有衬垫氧化层 (Linear Oxide, 图未示 )。 所述浅沟槽 15 内填充有氧化硅。 优选的,所述浅沟槽 15 内通过高密度等离 子体化学气相淀积 (HDP CVD) 工艺填充氧化硅。
     本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法主要包括如下步骤 :在衬底 11 上 刻蚀形成用于隔离的浅沟槽 15 ;在所述浅沟槽 15 的下方的衬底 11 的部分区域注入硼, 并进行退火处理以形成隔离区 16 ;在所述隔离区 16 和所述浅沟槽 15 的底部之间的衬底 11 的区域注入氧,并进行退火处理以形成氧化硅层 17。
     下面结合附图 2 到 5 详细说明本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法的各 个步骤 :
     在衬底 11 上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽 15,如图 2 所示。 本步骤采用现有工 艺,主要包括如下步骤 :先在衬底 11 上沉积衬垫氧化层 12,然后在所述衬垫氧化层 12 上沉积硬掩膜层 13,其中,常见的衬底氧化层 12 为氧化硅,常见的硬掩膜层 13 为氮化 硅,用于在刻蚀过程中保护所述衬底 11 ;光刻胶 14 涂布和光刻定义浅沟槽区域 ;刻蚀曝 光露出的硬掩膜层 13、衬垫氧化层 12 和部分衬底 11,形成所述浅沟槽 15。
     在所述浅沟槽 15 的下方的衬底 11 的部分区域注入硼,并进行退火处理,以形成 所述隔离区 16,如图 3 所示。
     在所述隔离区 16 和所述浅沟槽 15 的底部之间的衬底 11 的区域注入氧,并进行 退火处理,以形成所述氧化硅层 17,如图 4 所示。
     去除光刻胶 14,在所述浅沟槽 15 的表面沉积衬垫氧化层 ( 图未示 ),并通过高 密度等离子体化学气相淀积工艺在所述浅沟槽 15 内填充氧化硅 18,如图 5 所示。与现有技术相比,本发明的双极互补金属氧化半导体在所述浅沟槽 15 的下方以 注入硼的方式形成隔离区 16 以提高隔离性能。 在所述隔离区 16 和所述浅沟槽 15 的底部 之间以注入氧的方式形成氧化硅层 17。 所述氧化硅层 17 和所述浅沟槽 15 整体达到深沟 槽的效果,进一步增强了隔离效果,且可以减小两个器件之间的空间距离。 本发明的双 极互补金属氧化半导体的制备方法,在形成所述浅沟槽 15 后通过注入硼和氧的方式,形 成所述隔离区 16 和所述氧化硅层 17,制备方法简单,成本低。
     在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。 应当理解,除了如所附的权利要求所限定的,本发明不限于在说明书中所述的具体实施 例。

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1、10申请公布号CN102013434A43申请公布日20110413CN102013434ACN102013434A21申请号201010518432322申请日20101025H01L29/06200601H01L21/76220060171申请人上海宏力半导体制造有限公司地址201203上海市浦东新区张江高科技园区郭守敬路818号72发明人孙涛74专利代理机构上海思微知识产权代理事务所普通合伙31237代理人郑玮54发明名称双极互补金属氧化半导体及其制备方法57摘要本发明涉及一种双极互补金属氧化半导体及其制备方法。所述双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟槽,在所。

2、述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。本发明的双极互补金属氧化半导体具有更好的隔离效果,且制备方法简单,成本低。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102013441A1/1页21一种双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟槽,其特征在于,在所述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。2如权利要求1所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽的表面设置有衬垫氧。

3、化层。3如权利要求2所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽内填充有氧化硅。4如权利要求2所述的双极互补金属氧化半导体,其特征在于,所述浅沟槽内通过高密度等离子体化学气相淀积工艺填充有氧化硅。5一种双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,包括如下步骤在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽;在所述浅沟槽的下方的衬底的部分区域注入硼,并进行退火处理以形成隔离区;在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间的衬底的区域注入氧,并进行退火处理以形成氧化硅层。6如权利要求5所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽包括如下步骤在衬底上沉积衬垫氧化层和硬掩膜层;。

4、光刻胶涂布和光刻定义浅沟槽区域;刻蚀曝光露出的硬掩膜层、衬垫氧化层和部分衬底,形成所述浅沟槽。7如权利要求5所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在形成所述氧化硅层的步骤后,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层。8如权利要求7所述的双极互补金属氧化半导体的制备方法,其特征在于,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层后,通过高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述浅沟槽内填充氧化硅。权利要求书CN102013434ACN102013441A1/3页3双极互补金属氧化半导体及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种双极互补金属氧化半导体及其制备方法。背景技术0002双极互补金属氧化半导体BIPOL。

5、ARCMOS,BICMOS是将CMOS和双极器件同时集成在同一块芯片上的技术,其基本思想是以CMOS器件为主要单元电路,而在要求驱动大电容负载之处加入双极器件或电路。因此BICMOS电路既具有CMOS电路高集成度、低功耗的优点,又获得了双极电路高速、强电流驱动能力的优势。0003为了使得双极互补金属氧化半导体的各器件之间获得较好的隔离效果,通常采用深沟槽隔离工艺DEEPTRENCHISOLATION和浅沟槽隔离工艺SHALLOWTRENCHISOLATION,STI。现有的深沟槽隔离工艺的优点为具有较好的隔离性能、两个器件之间的空间距离较小、具有较小的隔离衬底结寄生电容CCS和较高的晶体管最高。

6、振荡频率FMAX。现有的深沟槽隔离工艺的缺点为制备工艺复杂且需要较高的成本。现有的浅沟槽隔离工艺的缺点为浅沟槽并不能进行完全的隔离且两个器件之间的空间距离较大。发明内容0004本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的双极互补金属氧化半导体。0005本发明的另一目的在于提供一种上述双极互补金属氧化半导体的制备方法。0006一种双极互补金属氧化半导体,包括衬底和设置于所述衬底的用于隔离的浅沟槽,在所述衬底内,所述浅沟槽的下方以注入硼的方式形成隔离区,所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。0007优选的,所述浅沟槽的表面设置有衬垫氧化层。0008优选的,所述浅沟槽内填充有氧化。

7、硅。0009优选的,所述浅沟槽内通过高密度等离子体化学气相淀积工艺填充有氧化硅。0010一种双极互补金属氧化半导体的制备方法,包括如下步骤在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽;在所述浅沟槽的下方的衬底的部分区域注入硼,并进行退火处理以形成隔离区;在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间的衬底的区域注入氧,并进行退火处理以形成氧化硅层。0011优选的,在衬底上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽的步骤包括如下步骤在衬底上沉积衬垫氧化层和硬掩膜层;光刻胶涂布和光刻定义浅沟槽区域;刻蚀曝光露出的硬掩膜层、衬垫氧化层和部分衬底,形成所述浅沟槽。0012优选的,在形成所述氧化硅层的步骤后,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层。0。

8、013优选的,在所述浅沟槽的表面沉积衬垫氧化层后,通过高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述浅沟槽内填充氧化硅。0014与现有技术相比,本发明的双极互补金属氧化半导体在所述浅沟槽的下方以注说明书CN102013434ACN102013441A2/3页4入硼的方式形成隔离区以提高隔离性能。在所述隔离区和所述浅沟槽的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层。所述氧化硅层和所述浅沟槽整体达到深沟槽的效果,进一步增强了隔离效果,且可以减小两个器件之间的空间距离。本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法,在形成所述浅沟槽后通过注入硼和氧的方式,形成所述隔离区和所述氧化硅层,制备方法简单,成本低。附图说明0015。

9、图1是本发明的双极互补金属氧化半导体的结构示意图。0016图2到图5是本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法的示意图。具体实施方式0017为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。0018请参阅图1,图1是本发明的双极互补金属氧化半导体的结构示意图。优选的,所述双极互补金属氧化半导体是硅锗双极互补金属氧化半导体SIGEBICMOS。所述双极互补金属氧化半导体包括衬底11和设置于所述衬底11的用于隔离的浅沟槽15。在所述衬底11内,所述浅沟槽15的下方以注入硼BORON的方式形成隔离区16。所述隔离区16用于提高所述双极互补金属氧化半导体的隔离性能。所述。

10、隔离区16和所述浅沟槽15的底部之间以注入氧OXYGEN的方式形成氧化硅层17。所述氧化硅层17和所述浅沟槽15整体达到深沟槽的效果。所述浅沟槽15的表面设置有衬垫氧化层LINEAROXIDE,图未示。所述浅沟槽15内填充有氧化硅。优选的,所述浅沟槽15内通过高密度等离子体化学气相淀积HDPCVD工艺填充氧化硅。0019本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法主要包括如下步骤在衬底11上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽15;在所述浅沟槽15的下方的衬底11的部分区域注入硼,并进行退火处理以形成隔离区16;在所述隔离区16和所述浅沟槽15的底部之间的衬底11的区域注入氧,并进行退火处理以形成氧化硅层17。

11、。0020下面结合附图2到5详细说明本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法的各个步骤0021在衬底11上刻蚀形成用于隔离的浅沟槽15,如图2所示。本步骤采用现有工艺,主要包括如下步骤先在衬底11上沉积衬垫氧化层12,然后在所述衬垫氧化层12上沉积硬掩膜层13,其中,常见的衬底氧化层12为氧化硅,常见的硬掩膜层13为氮化硅,用于在刻蚀过程中保护所述衬底11;光刻胶14涂布和光刻定义浅沟槽区域;刻蚀曝光露出的硬掩膜层13、衬垫氧化层12和部分衬底11,形成所述浅沟槽15。0022在所述浅沟槽15的下方的衬底11的部分区域注入硼,并进行退火处理,以形成所述隔离区16,如图3所示。0023在所述隔离。

12、区16和所述浅沟槽15的底部之间的衬底11的区域注入氧,并进行退火处理,以形成所述氧化硅层17,如图4所示。0024去除光刻胶14,在所述浅沟槽15的表面沉积衬垫氧化层图未示,并通过高密度等离子体化学气相淀积工艺在所述浅沟槽15内填充氧化硅18,如图5所示。说明书CN102013434ACN102013441A3/3页50025与现有技术相比,本发明的双极互补金属氧化半导体在所述浅沟槽15的下方以注入硼的方式形成隔离区16以提高隔离性能。在所述隔离区16和所述浅沟槽15的底部之间以注入氧的方式形成氧化硅层17。所述氧化硅层17和所述浅沟槽15整体达到深沟槽的效果,进一步增强了隔离效果,且可以减小两个器件之间的空间距离。本发明的双极互补金属氧化半导体的制备方法,在形成所述浅沟槽15后通过注入硼和氧的方式,形成所述隔离区16和所述氧化硅层17,制备方法简单,成本低。0026在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解,除了如所附的权利要求所限定的,本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。说明书CN102013434ACN102013441A1/2页6图1图2图3说明书附图CN102013434ACN102013441A2/2页7图4图5说明书附图CN102013434A。

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