LDMOS的制造方法.pdf

本发明提供了一种LDMOS的制造方法，该方法包括：A.提供一基底，在基底定义的LDMOS区中形成两个具有台阶状的浅沟槽隔离STI，所述两个具有台阶状的STI分别位于要形成的第一漂移区和第二漂移区中，且在第一漂移区中位于要形成的源极与多晶硅栅极之间，在第二漂移区中位于要形成的漏极与多晶硅栅极之间；B.在LDMOS区进行离子注入形成阱；C.在所述阱内离子注入形成位于栅极结构两侧对称设置的第一漂移区和第二漂移区；D.在第一漂移区和第二漂移区之间的基底表面形成栅极结构；E.分别在第一漂移区和第二漂移区中进行掺杂形成源极和漏极。采用本发明能够降低LDMOS的热载流子效应。

权利要求书1.  一种横向扩散金属氧化物半导体晶体管LDMOS的制造方法，该方法包括以下步骤：A、提供一基底，在基底定义的LDMOS区中形成两个具有台阶状的浅沟槽隔离STI，所述两个具有台阶状的STI分别位于要形成的第一漂移区和第二漂移区中，且在第一漂移区中位于要形成的源极与多晶硅栅极之间，在第二漂移区中位于要形成的漏极与多晶硅栅极之间；B、在LDMOS区进行离子注入形成阱；C、在所述阱内离子注入形成位于栅极结构两侧对称设置的第一漂移区和第二漂移区；D、在第一漂移区和第二漂移区之间的基底表面形成栅极结构；E、分别在第一漂移区和第二漂移区中进行掺杂形成源极和漏极。2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有台阶状的浅沟槽隔离STI的形成方法包括：在基底表面形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层的开口定义STI的位置；以所述图案化的光刻胶层为掩膜对基底表面进行刻蚀形成具有第一台阶的STI沟槽；在所述STI沟槽内部侧壁形成STI侧墙；以所述STI侧墙为掩蔽，刻蚀STI沟槽至预定深度，形成STI的第二台阶；沉积用于填充STI沟槽的氧化物；化学机械研磨所述氧化物至基底表面，形成具有台阶状的STI。3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀形成具有第一台阶的STI沟槽，采用气体包括溴化氢HBr，氯气Cl2和四氟化碳CF4，每种气体流量为20～50标准立方厘米每分钟。4.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述STI侧墙为氧化层或者氮 化层。5.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述形成STI的第二台阶，采用刻蚀气体包括溴化氢HBr，氯气Cl2和四氟化碳CF4，每种气体流量为30～70标准立方厘米每分钟。6.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相沉积方法填充STI沟槽。7.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，当LDMOS为LDNMOS时，所述漂移区为N-漂移区；所述阱为P型阱；所述源极和漏极进行N+掺杂形成。8.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，当LDMOS为LDPMOS时，所述漂移区为P-漂移区；所述阱为N型阱；所述源极和漏极进行P+掺杂形成。

说明书LDMOS的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件及其制造领域，尤其涉及一种LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体晶体管)的制造方法。
背景技术
横向扩散金属氧化物半导体晶体管（Laterally Diffused Metal Oxide semiconductor，LDMOS）主要应用于功率集成电路，例如面向移动电话基站的射频功率放大器，也可以应用于高频、特高频与超高频广播传输器以及微波雷达与导航系统等。LDMOS技术为新一代基站放大器带来较高的功率峰均比、更高增益与线性度，同时为多媒体服务带来更高的数据传输率。
现有横向扩散N型金属氧化物半导体晶体管（Laterally Diffused N type Metal Oxide semiconductor，LDNMOS）的结构如图1所示，LDNMOS具有基底1，在基底1表面依次形成栅氧化层2和多晶硅栅极3，栅氧化层2和多晶硅栅极3称为栅极结构。在基底1中形成P型阱8，P型阱8内具有在栅极结构两侧对称设置的N-漂移区4（N-Drift1和N-Drift2），N-漂移区4中设置有源极6和漏极7。其中，P型阱8可通过诸如硼的任何P型元素的离子注入形成；N-漂移区4是通过类似砷元素的离子注入来形成；源极6和漏极7也是通过类似砷元素的离子注入来形成，只是两者离子注入浓度不同。在N-Drift1中，源极6和多晶硅栅极3之间设置有浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation，STI）5，在N-Drift2中，漏极7和多晶硅栅极3之间也设置有STI5。
对于LDMOS，多用于高于50V的工作电压下，漏极要承受高压，电场最强处位于漏极的STI，热载流子效应比较显著。因此，在相同电压下，如何降低LDMOS的热载流子效应，降低STI处的电场强度，是目前亟待解决 的问题。
发明内容
本发明提供了一种LDMOS的制造方法，本发明解决的技术问题是：如何降低LDMOS的热载流子效应。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明提供了一种横向扩散金属氧化物半导体晶体管LDMOS的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、提供一基底，在基底定义的LDMOS区中形成两个具有台阶状的浅沟槽隔离STI，所述两个具有台阶状的STI分别位于要形成的第一漂移区和第二漂移区中，且在第一漂移区中位于要形成的源极与多晶硅栅极之间，在第二漂移区中位于要形成的漏极与多晶硅栅极之间；
B、在LDMOS区进行离子注入形成阱；
C、在所述阱内离子注入形成位于栅极结构两侧对称设置的第一漂移区和第二漂移区；
D、在第一漂移区和第二漂移区之间的基底表面形成栅极结构；
E、分别在第一漂移区和第二漂移区中进行掺杂形成源极和漏极。
所述具有台阶状的浅沟槽隔离STI的形成方法包括：
在基底表面形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层的开口定义STI的位置；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜对基底表面进行刻蚀形成具有第一台阶的STI沟槽；
在所述STI沟槽内部侧壁形成STI侧墙；
以所述STI侧墙为掩蔽，刻蚀STI沟槽至预定深度，形成STI的第二台阶；
沉积用于填充STI沟槽的氧化物；
化学机械研磨所述氧化物至基底表面，形成具有台阶状的STI。
所述刻蚀形成具有第一台阶的STI沟槽，采用气体包括溴化氢HBr，氯气 Cl2和四氟化碳CF4，每种气体流量为20～50标准立方厘米每分钟。
所述STI侧墙为氧化层或者氮化层。
所述形成STI的第二台阶，采用刻蚀气体包括溴化氢HBr，氯气Cl2和四氟化碳CF4，每种气体流量为30～70标准立方厘米每分钟。
采用高密度等离子体化学气相沉积方法填充STI沟槽。
当LDMOS为LDNMOS时，所述漂移区为N-漂移区；所述阱为P型阱；所述源极和漏极进行N+掺杂形成。
当LDMOS为LDPMOS时，所述漂移区为P-漂移区；所述阱为N型阱；所述源极和漏极进行P+掺杂形成。
由上述的技术方案可见，本发明LDMOS的形成方法包括以下步骤：A、提供一基底，在基底定义的LDMOS区中形成两个具有台阶状的浅沟槽隔离STI，所述两个具有台阶状的STI分别位于要形成的第一漂移区和第二漂移区中，且在第一漂移区中位于要形成的源极与多晶硅栅极之间，在第二漂移区中位于要形成的漏极与多晶硅栅极之间；B、在LDMOS区进行离子注入形成阱；C、在所述阱内离子注入形成位于栅极结构两侧对称设置的第一漂移区和第二漂移区；D、在第一漂移区和第二漂移区之间的基底表面形成栅极结构；E、分别在第一漂移区和第二漂移区中进行掺杂形成源极和漏极。本发明在形成LDMOS时，STI具有台阶状，这种具有台阶状STI的LDMOS，在施加高压时，电场强度比较低，有效降低了热载流子效应，大大增加了LDMOS的可靠性。
附图说明
图1为现有技术LDNMOS结构示意图。
图2为本发明一优选实施例LDNMOS制作方法的流程示意图。
图3为本发明实施例LDNMOS剖面示意图。
图4a至图4f为本发明形成具有台阶状的STI的具体过程的剖面示意图。
图4为本发明具有台阶状的STI的形成方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明的方法适用于LDNMOS和LDPMOS。
本发明一优选实施例LDNMOS制作方法的流程示意图如图2所示，其包括以下步骤：
步骤21、提供一基底1，在基底定义的LDNMOS区中形成两个具有台阶状的浅沟槽隔离STI5’，所述两个具有台阶状的STI分别位于要形成的第一漂移区（N-Drift1）和第二漂移区（N-Drift2）中，且在第一漂移区中位于要形成的源极6与多晶硅栅极3之间，在第二漂移区中位于要形成的漏极7与多晶硅栅极3之间；N-Drift1和N-Drift2统称为N-漂移区4。
其中，基底1一般为单晶硅。
步骤22、在LDNMOS区进行离子注入形成P型阱8。
P型阱8可通过诸如硼的任何P型元素的离子注入来形成。
步骤23、在所述P型阱8内离子注入形成位于栅极结构两侧对称设置的第一漂移区和第二漂移区，统称为N-漂移区4。
N-漂移区4是通过类似砷元素的离子注入来形成。
步骤24、在第一漂移区和第二漂移区之间的基底表面形成栅极结构。
其中，栅极结构包括栅氧化层2和多晶硅栅极3。
具体地说，首先，在基底1上依次生长栅氧化层和沉积多晶硅层，随后在多晶硅层的表面涂布光刻胶层（图中未显示），曝光显影图案化光刻胶层，定义出栅极的位置，以光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀多晶硅层和栅氧化层，形成栅氧 化层2和多晶硅栅极3。
步骤25、分别在第一漂移区和第二漂移区中进行N+掺杂形成源极6和漏极7。
源极6和漏极7也是通过类似砷元素的离子注入来形成。
图3为根据上述方法形成的LDNMOS剖面示意图。从图3可以看出，STI5’与现有技术不同，具有二阶台阶。经过研究表明，本发明LDMOS具有台阶状的STI，在给LDMOS施加高压时，与没有台阶状的平整STI相比，电场强度比较低，有效降低了热载流子效应，大大增加了LDMOS的可靠性。
同样，降低LDMOS的热载流子效应的方法同样适用于LDPMOS。当LDMOS为LDPMOS时，所述漂移区为P-漂移区；所述阱为N型阱；所述源极和漏极进行P+掺杂形成。
下面结合图4a至图4f，详细说明步骤21中如何形成具有台阶状的STI。本发明具有台阶状的STI的形成方法的流程示意图如图4所示，其包括以下步骤：
步骤41、请参阅图4a，在基底1表面形成图案化的光刻胶层401，所述图案化的光刻胶层的开口定义STI的位置；
步骤42、请参阅图4b，以所述图案化的光刻胶层401为掩膜对基底1表面进行刻蚀形成具有第一台阶的STI沟槽402；
具体地，一般采用干法刻蚀方法形成STI沟槽402，采用气体包括溴化氢（HBr），氯气（Cl2）和四氟化碳（CF4），每种气体流量为20～50标准立方厘米每分钟。
步骤43、请参阅图4c，在所述STI沟槽402内部侧壁形成STI侧墙403；
所述STI侧墙为氧化层或者氮化层。具体方法可以是：在STI沟槽402以及基底1的表面采用化学气相沉积方法沉积一层氧化层或者氮化层，厚度约为200微米，然后对氧化层或者氮化层进行各向异性刻蚀，保留STI沟槽内部侧壁的氧化层或者氮化层，形成STI侧墙403。
步骤44、请参阅图4d，以所述STI侧墙403为掩蔽，刻蚀STI沟槽402至 预定深度，形成STI的第二台阶；
具体地，一般采用干法刻蚀对STI沟槽402进行第二次蚀刻，采用刻蚀气体包括溴化氢（HBr），氯气（Cl2）和四氟化碳（CF4），每种气体流量为30～70标准立方厘米每分钟。
步骤45、请参阅图4e，沉积用于填充STI沟槽的氧化物404；
具体沉积方法不作限定。但是对于高深宽比的STI沟槽，一般采用高密度等离子体化学气相沉积方法填充STI，可以达到更好的填充效果。
步骤46、请参阅图4f，化学机械研磨所述氧化物403至基底表面，形成具有台阶状的STI5’。
采用本发明的方法制作的LDNMOS或LDPMOS，STI具有台阶状，这种具有台阶状STI的LDMOS，在施加高压时，与没有台阶状的平整STI相比，电场强度比较低，有效降低了热载流子效应，大大增加了LDMOS的可靠性。需要说明的是，本发明实施例LDMOS的STI具有二阶台阶，在具体应用中，可以根据要求制作具有更多台阶的STI，以达到降低热载流子效应的目的。只要具有台阶的STI，都在本发明的保护范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。