梯形场氧化层的制作方法
专利名称：梯形场氧化层的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造工艺，尤其涉及一种梯形场氧化层的制作方法。
背景技术：
图1A 图1B所示为现有技术中制造功率MOS器件的过程中制作场氧化层的流程图如图1A所示，在衬基101上形成一层场氧化层(field plate) 102，该场氧化层102 用于隔离器件；如图1B所示，选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层102，在所述场氧化层102内定义有源区103和终端保护区104 ；在所述终端保护区104内保留下的场氧化层102的厚度均勻一致，即保留下的场氧化层102的两个侧壁1021近似与所述衬基101的上表面垂直；为了得到较大的击穿电压(break voltage)，上述保留下的场氧化层102的长度H 必须足够长，例如，实验测得，对应于742伏的击穿电压，上述保留下的场氧化层102的长度 H为125um，但是，较长的场氧化层不利于提高功率MOS器件的集成度，不符合半导体器件发展的趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可灵活控制倾斜度的梯形场氧化层的制作方法，能有效改善击穿电压，缩小器件尺寸。为了达到上述的目的，本发明提供一种可灵活控制倾斜度的梯形场氧化层的制作方法，包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中， 刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，采用热氧化方法在所述衬基的上表面生长场氧化层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，采用湿法刻蚀法选择性刻蚀掉部分所述牺牲层和场氧化层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述牺牲层的材料和刻蚀剂的选择由所述侧壁所需达到的倾斜度决定，满足Slope = R。xide/Rsaram。ial，其中，Slope表示所述侧壁所需达到的倾斜度，Roxide表示所述场氧化层的刻蚀速率，Rsacrifici3I表示所述牺牲层的刻蚀速率。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述牺牲层为未经退火处理的磷硅玻璃层、 经退火处理的磷硅玻璃层、采用等离子体增强化学气相淀积法淀积的且未经退火处理的氧化层或者未掺杂的多晶硅层。
上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述刻蚀剂为5份NH4F与1份HF的混合物 (体积比)、10份H2O与1份HF的混合物(体积比)、1 份HNO3与60份H2O及5份NH4F的混合物(体积比)、25份H2O与1份HF的混合物(体积比)，或者20份H2O与1份H2A及 1份HF的混合物(体积比)。本发明梯形场氧化层的制作方法在场氧化层上形成一牺牲层，利用不同刻蚀速率刻蚀该牺牲层和场氧化层，从而使被刻蚀区内保留下的场氧化层呈梯形，梯形场氧化层改善了场氧化层和衬基硅界面处的电场分布，从而改善了功率器件的击穿电压，缩短了场氧化层的长度，有利于缩小器件尺寸，提高器件集成度；本发明梯形场氧化层的制作方法可通过刻蚀剂以及牺牲层的选择得到不同倾斜度的梯形场氧化层，即能灵活控制梯形场氧化层的倾斜度。
本发明的梯形场氧化层的制作方法由以下的实施例及附图给出。图IA 图IC是现有技术中场氧化层制作方法的流程图。图2A 图2G是本发明梯形场氧化层的制作方法的流程图。图3是图2E中虚线框部分的局部放大图。
具体实施例方式以下将结合图2A 图3对本发明的梯形场氧化层的制作方法作进一步的详细描述。本发明的梯形场氧化层的制作方法包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层(sacrificial layer)；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。本发明的梯形场氧化层的制作方法由于在场氧化层上形成牺牲层，因此可利用不同刻蚀速率刻蚀牺牲层和场氧化层，使被刻蚀区保留下的场氧化层呈梯形，实验表明，梯形场氧化层能有效改善击穿电压值，缩小器件尺寸。现以一具体实施例详细说明本发明的梯形场氧化层的制作方法仍以制造功率MOS器件为例如图2A所示，在衬基201的上表面形成一场氧化层202 ；例如在所述衬基201的上表面热氧化生长一层二氧化硅；所述场氧化层202用于隔离器件；如图2B所示，在所述场氧化层202的上表面形成一牺牲层203 ；形成所述牺牲层203可以采用化学气相淀积法CVD在所述场氧化层202的上表面淀积一层磷硅玻璃PSG，形成未经退火处理的磷硅玻璃(PSG unannealed)层；可以采用化学气相淀积法在所述场氧化层202的上表面淀积一层磷硅玻璃后，作退火处理，形成经过退火处理的磷硅玻璃(PSG annealed)层；可以采用等离子体增强化学气相淀积法PECVD淀积一层二氧化硅，形成未经退火处理的氧化层；还可以采用低压化学气相淀积法LPCVD在所述场氧化层202的上表面淀积一层多晶硅，形成未掺杂的多晶硅层；如图2C所示，在所述牺牲层203的上表面涂覆光刻胶204，通过曝光、显影在所述光刻胶204内定义有源区205和终端保护区206 ；如图2D所示，以所述光刻胶204为掩蔽，去除部分所述牺牲层203和场氧化层 202 ；所述终端保护区206内的所述牺牲层203和场氧化层202在所述光刻胶204的掩蔽下保留了下来，而所述有源区205内的所述牺牲层203和场氧化层202未受所述光刻胶 204的掩蔽，被去除掉；如图2E所示，以所述光刻胶204为掩蔽，采用选择比不等于1的刻蚀剂刻蚀掉所述终端保护区206内的部分所述牺牲层203和场氧化层202 ；例如采用湿法刻蚀法(wet-etch)刻蚀未被所述光刻胶204掩蔽的所述牺牲层203 和场氧化层202 ；刻蚀过程中采用的刻蚀剂其刻蚀所述牺牲层203的速率比刻蚀所述场氧化层202 的速率大；由于刻蚀剂横向刻蚀所述牺牲层203和场氧化层202，而且所述牺牲层203的刻蚀速率比所述场氧化层202的刻蚀速率大，因此，经过一段刻蚀时间后，部分所述光刻胶204 被刻蚀掉，未被所述光刻胶204掩蔽的所述牺牲层203被完全刻蚀掉，而未被所述光刻胶 204掩蔽的所述场氧化层202未被完全刻蚀掉，未被刻蚀掉的场氧化层形成斜坡，即所述终端保护区206内保留下的所述场氧化层202的两个侧壁207均为斜面，也就是说，所述终端保护区206内保留下的所述场氧化层202呈梯形状；请参见图3，设所述侧壁207与所述衬基201的上表面的夹角为α，可用tan α来表示所述侧壁207的倾斜度Slope，所述侧壁207的倾斜度Slope与所述牺牲层203的刻蚀速率以及所述场氧化层202的刻蚀速率有关，Slope = R
oxide/Rsacrificial ‘ 中,Roxide 表示所述
场氧化层202的刻蚀速率，Rsacrificial表示所述牺牲层203的刻蚀速率；刻蚀剂以及牺牲层的选择由所述侧壁207所需达到的倾斜度Slope决定，例如，所述侧壁207所需达到的倾斜度Slope为1/6. 8，则选择的刻蚀剂和牺牲层应当满足，该刻蚀剂刻蚀牺牲层的速率是该刻蚀剂刻蚀场氧化层的速率的6. 8倍，表1列举了一些刻蚀剂、牺牲层所对应的倾斜度Slope
权利要求
1.一种梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。
2.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，采用热氧化方法在所述衬基的上表面生长场氧化层。
3.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，采用湿法刻蚀法选择性刻蚀掉部分所述牺牲层和场氧化层。
4.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述牺牲层的材料和刻蚀剂的选择由所述侧壁所需达到的倾斜度决定，满足Slope = Rra-ZiRsaramC^1，其中， Slope表示所述侧壁所需达到的倾斜度，R。xide表示所述场氧化层的刻蚀速率，Rsacrificial表示所述牺牲层的刻蚀速率。
5.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述牺牲层为未经退火处理的磷硅玻璃层、经退火处理的磷硅玻璃层、采用等离子体增强化学气相淀积法淀积的且未经退火处理的氧化层或者未掺杂的多晶硅层。
6.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述刻蚀剂为5份NH4F 与1份HF的混合物(体积比)、10份H2O与1份HF的混合物(体积比)、126份HNO3与60 份H2O及5份NH4F的混合物(体积比)、25份H2O与1份HF的混合物(体积比)，或者20 份H2O与1份H2O2及1份HF的混合物(体积比)。
全文摘要
本发明的梯形场氧化层的制作方法包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。本发明的梯形场氧化层的制作方法能有效改善击穿电压，缩小器件尺寸。
文档编号H01L21/762GK102157374SQ201110032429
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者苟鸿雁 申请人:上海宏力半导体制造有限公司
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造工艺，尤其涉及一种梯形场氧化层的制作方法。
背景技术：
图1A 图1B所示为现有技术中制造功率MOS器件的过程中制作场氧化层的流程图如图1A所示，在衬基101上形成一层场氧化层(field plate) 102，该场氧化层102 用于隔离器件；如图1B所示，选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层102，在所述场氧化层102内定义有源区103和终端保护区104 ；在所述终端保护区104内保留下的场氧化层102的厚度均勻一致，即保留下的场氧化层102的两个侧壁1021近似与所述衬基101的上表面垂直；为了得到较大的击穿电压(break voltage)，上述保留下的场氧化层102的长度H 必须足够长，例如，实验测得，对应于742伏的击穿电压，上述保留下的场氧化层102的长度 H为125um，但是，较长的场氧化层不利于提高功率MOS器件的集成度，不符合半导体器件发展的趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可灵活控制倾斜度的梯形场氧化层的制作方法，能有效改善击穿电压，缩小器件尺寸。为了达到上述的目的，本发明提供一种可灵活控制倾斜度的梯形场氧化层的制作方法，包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中， 刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，采用热氧化方法在所述衬基的上表面生长场氧化层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，采用湿法刻蚀法选择性刻蚀掉部分所述牺牲层和场氧化层。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述牺牲层的材料和刻蚀剂的选择由所述侧壁所需达到的倾斜度决定，满足Slope = R。xide/Rsaram。ial，其中，Slope表示所述侧壁所需达到的倾斜度，Roxide表示所述场氧化层的刻蚀速率，Rsacrifici3I表示所述牺牲层的刻蚀速率。上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述牺牲层为未经退火处理的磷硅玻璃层、 经退火处理的磷硅玻璃层、采用等离子体增强化学气相淀积法淀积的且未经退火处理的氧化层或者未掺杂的多晶硅层。
上述梯形场氧化层的制作方法，其中，所述刻蚀剂为5份NH4F与1份HF的混合物 (体积比)、10份H2O与1份HF的混合物(体积比)、1 份HNO3与60份H2O及5份NH4F的混合物(体积比)、25份H2O与1份HF的混合物(体积比)，或者20份H2O与1份H2A及 1份HF的混合物(体积比)。本发明梯形场氧化层的制作方法在场氧化层上形成一牺牲层，利用不同刻蚀速率刻蚀该牺牲层和场氧化层，从而使被刻蚀区内保留下的场氧化层呈梯形，梯形场氧化层改善了场氧化层和衬基硅界面处的电场分布，从而改善了功率器件的击穿电压，缩短了场氧化层的长度，有利于缩小器件尺寸，提高器件集成度；本发明梯形场氧化层的制作方法可通过刻蚀剂以及牺牲层的选择得到不同倾斜度的梯形场氧化层，即能灵活控制梯形场氧化层的倾斜度。
本发明的梯形场氧化层的制作方法由以下的实施例及附图给出。图IA 图IC是现有技术中场氧化层制作方法的流程图。图2A 图2G是本发明梯形场氧化层的制作方法的流程图。图3是图2E中虚线框部分的局部放大图。
具体实施例方式以下将结合图2A 图3对本发明的梯形场氧化层的制作方法作进一步的详细描述。本发明的梯形场氧化层的制作方法包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层(sacrificial layer)；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。本发明的梯形场氧化层的制作方法由于在场氧化层上形成牺牲层，因此可利用不同刻蚀速率刻蚀牺牲层和场氧化层，使被刻蚀区保留下的场氧化层呈梯形，实验表明，梯形场氧化层能有效改善击穿电压值，缩小器件尺寸。现以一具体实施例详细说明本发明的梯形场氧化层的制作方法仍以制造功率MOS器件为例如图2A所示，在衬基201的上表面形成一场氧化层202 ；例如在所述衬基201的上表面热氧化生长一层二氧化硅；所述场氧化层202用于隔离器件；如图2B所示，在所述场氧化层202的上表面形成一牺牲层203 ；形成所述牺牲层203可以采用化学气相淀积法CVD在所述场氧化层202的上表面淀积一层磷硅玻璃PSG，形成未经退火处理的磷硅玻璃(PSG unannealed)层；可以采用化学气相淀积法在所述场氧化层202的上表面淀积一层磷硅玻璃后，作退火处理，形成经过退火处理的磷硅玻璃(PSG annealed)层；可以采用等离子体增强化学气相淀积法PECVD淀积一层二氧化硅，形成未经退火处理的氧化层；还可以采用低压化学气相淀积法LPCVD在所述场氧化层202的上表面淀积一层多晶硅，形成未掺杂的多晶硅层；如图2C所示，在所述牺牲层203的上表面涂覆光刻胶204，通过曝光、显影在所述光刻胶204内定义有源区205和终端保护区206 ；如图2D所示，以所述光刻胶204为掩蔽，去除部分所述牺牲层203和场氧化层 202 ；所述终端保护区206内的所述牺牲层203和场氧化层202在所述光刻胶204的掩蔽下保留了下来，而所述有源区205内的所述牺牲层203和场氧化层202未受所述光刻胶 204的掩蔽，被去除掉；如图2E所示，以所述光刻胶204为掩蔽，采用选择比不等于1的刻蚀剂刻蚀掉所述终端保护区206内的部分所述牺牲层203和场氧化层202 ；例如采用湿法刻蚀法(wet-etch)刻蚀未被所述光刻胶204掩蔽的所述牺牲层203 和场氧化层202 ；刻蚀过程中采用的刻蚀剂其刻蚀所述牺牲层203的速率比刻蚀所述场氧化层202 的速率大；由于刻蚀剂横向刻蚀所述牺牲层203和场氧化层202，而且所述牺牲层203的刻蚀速率比所述场氧化层202的刻蚀速率大，因此，经过一段刻蚀时间后，部分所述光刻胶204 被刻蚀掉，未被所述光刻胶204掩蔽的所述牺牲层203被完全刻蚀掉，而未被所述光刻胶 204掩蔽的所述场氧化层202未被完全刻蚀掉，未被刻蚀掉的场氧化层形成斜坡，即所述终端保护区206内保留下的所述场氧化层202的两个侧壁207均为斜面，也就是说，所述终端保护区206内保留下的所述场氧化层202呈梯形状；请参见图3，设所述侧壁207与所述衬基201的上表面的夹角为α，可用tan α来表示所述侧壁207的倾斜度Slope，所述侧壁207的倾斜度Slope与所述牺牲层203的刻蚀速率以及所述场氧化层202的刻蚀速率有关，Slope = R
oxide/Rsacrificial ‘ 中,Roxide 表示所述
场氧化层202的刻蚀速率，Rsacrificial表示所述牺牲层203的刻蚀速率；刻蚀剂以及牺牲层的选择由所述侧壁207所需达到的倾斜度Slope决定，例如，所述侧壁207所需达到的倾斜度Slope为1/6. 8，则选择的刻蚀剂和牺牲层应当满足，该刻蚀剂刻蚀牺牲层的速率是该刻蚀剂刻蚀场氧化层的速率的6. 8倍，表1列举了一些刻蚀剂、牺牲层所对应的倾斜度Slope
权利要求
1.一种梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。
2.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，采用热氧化方法在所述衬基的上表面生长场氧化层。
3.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，采用湿法刻蚀法选择性刻蚀掉部分所述牺牲层和场氧化层。
4.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述牺牲层的材料和刻蚀剂的选择由所述侧壁所需达到的倾斜度决定，满足Slope = Rra-ZiRsaramC^1，其中， Slope表示所述侧壁所需达到的倾斜度，R。xide表示所述场氧化层的刻蚀速率，Rsacrificial表示所述牺牲层的刻蚀速率。
5.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述牺牲层为未经退火处理的磷硅玻璃层、经退火处理的磷硅玻璃层、采用等离子体增强化学气相淀积法淀积的且未经退火处理的氧化层或者未掺杂的多晶硅层。
6.如权利要求1所述的梯形场氧化层的制作方法，其特征在于，所述刻蚀剂为5份NH4F 与1份HF的混合物(体积比)、10份H2O与1份HF的混合物(体积比)、126份HNO3与60 份H2O及5份NH4F的混合物(体积比)、25份H2O与1份HF的混合物(体积比)，或者20 份H2O与1份H2O2及1份HF的混合物(体积比)。
全文摘要
本发明的梯形场氧化层的制作方法包括以下步骤在衬基的上表面形成一场氧化层；在所述场氧化层的上表面形成一牺牲层；选择性的掩蔽和刻蚀所述场氧化层和牺牲层，在所述场氧化层和牺牲层内定义有源区和终端保护区；选择性刻蚀掉所述终端保护区内的部分所述牺牲层和场氧化层，其中，刻蚀过程中采用的刻蚀剂刻蚀所述牺牲层的速率大于刻蚀所述场氧化层的速率，使保留下的场氧化层的两个侧壁均为斜面；去除剩余的所述牺牲层。本发明的梯形场氧化层的制作方法能有效改善击穿电压，缩小器件尺寸。
文档编号H01L21/762GK102157374SQ201110032429
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者苟鸿雁 申请人:上海宏力半导体制造有限公司
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