一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法

一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，属于半导 体技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，射频横向双扩散功率器件广泛应用于手机基站、广播电视和微波雷达等领 域。与射频横向双扩散功率器件配套使用的还有电容器件，作为隔离直流或者匹配电容使 用。传统的射频横向双扩散功率器件的制造工艺仅生产这一种功率器件，与之相配套使用 的电容器件需要另外单独制造，这样总的制造成本较高，且制造周期较长。

【发明内容】

[0003] 本发明提供了一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，该方法 能够同时制作出射频横向双扩散功率器件和电容器件，且将这两种器件集成在一个芯片 上，不仅缩短了制作周期，而且也加大了集成度，降低了生产成本。
[0004] 本发明提供了一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，包括如 下步骤：
[0005] 在P型衬底上形成P型外延层，并在所述P型外延层上形成P型下沉区；
[0006] 在具有所述P型下沉区的P型外延层上形成场氧化层；
[0007] 在形成所述场氧化层以外的所述P型外延层上依次形成栅氧化层和多晶硅层，并 在所述P型外延层上形成P型阱区；
[0008] 在所述栅氧化层、多晶硅层及场氧化层上依次形成氮化硅层和正硅酸乙酯层；
[0009] 在所述正硅酸乙酯层上形成光阻层，经曝光显影在所述光阻层上形成窗口，并刻 蚀掉所述窗口下方的所述氮化硅层和正硅酸乙酯层，形成电容区；
[0010] 去除所述光阻层，并刻蚀掉所述窗口下方的栅氧化层及P型外延层；去除所述正 硅酸乙酯层，在所述电容区P型衬底上方形成介电层，并去除所述氮化硅层；
[0011] 在所述P型外延层上分别形成N型漂移区、N型源极、N型漏极和P型重掺杂离子 区；以及
[0012] 定义场板、孔层、金属层和保护层。
[0013] 进一步地，所述P型外延层的厚度为10-15 iim，电阻率不超过0.01 Q ? cm。
[0014] 进一步地，所述在所述P型外延层上形成P型下沉区，具体为：
[0015] 向所述P型外延层中注入和驱入P型离子，其中，所述注入P型离子为硼，且注 入能量为50-120kev，注入剂量为2E15-9E15原子/平方厘米；驱入P型离子的时间为 200-400min，驱入温度为 1100-1200°C。
[0016] 进一步地，所述场氧化层的厚度为10000-30000 A。
[0017] 进一步地，所述栅氧化层的厚度为100-500 A，所述多晶硅层的厚度为 1500-4000A。
[0018] 进一步地，所述在所述P型外延层上形成P型阱区，具体为：
[0019] 向所述P型外延层中注入和驱入P型离子，其中，所述注入P型离子为硼，且 注入能量为40-70k ev，注入剂量为5E13-5E14原子/平方厘米；驱入P型离子的时间为 100-700min，驱入温度为 1000-1200°C。
[0020] 进一步地，所述氮化硅层的厚度为1000-2000A，所述正硅酸乙酯层的厚度为 10000-20000A,
[0021] 进一步地，在形成电容区过程中，所述刻蚀掉所述窗口下方的所述氮化硅层和正 硅酸乙酯层，具体为：使用体积比为7:1-10:1的质量分数为40%NH 4F和49%HF的混合液，去 除所述正硅酸乙酯层，用热磷酸去除所述氮化硅层。
[0022] 进一步地，所述刻蚀掉所述窗口下方的栅氧化层及P型外延层，具体为：利用干法 刻蚀的方法刻蚀掉窗口下方的栅氧化层及P型外延层。
[0023] 进一步地，所述介电层的厚度为2000-8000A。
[0024] 进一步地，所述在所述P型外延层上分别形成N型漂移区、N型源极、N型漏极和P 型重掺杂离子区，具体为：
[0025] 所述N型漂移区：注入N型离子为磷，且注入能量为60_120kev，注入剂量为 2E12-5E13原子/平方厘米；
[0026] 所述N型源极和N型漏极：注入N型离子为磷或砷，且注入能量为50-80kev，注入 剂量为3E15-9E15原子/平方厘米；
[0027] P型重掺杂离子区：注入P型离子为硼，且注入能量为20-50kev，注入剂量为 3E15-9E15原子/平方厘米。
[0028] 进一步地，所述场板的厚度为800-2500A。
[0029] 进一步地，所述金属层的厚度为5000-15000A。
[0030] 本发明提供了一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，该方法 能够同时制作出射频横向双扩散功率器件和电容器件，且将这两种器件集成在一个芯片 上，不仅缩短了制作周期，而且也加大了集成度，降低了生产成本。
【附图说明】
[0031]图1-图19为本发明具有集成电容的射频横向双扩散功率器件形成的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施 例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 本发明提供了一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，包括如 下步骤：
[0034] 步骤1、如图1所示，具有P型外延层2的P型衬底1可以是本领域常规的外延片， 也可以采用本领域常规的方法在P型衬底1表面生长出厚度为10-15 y m，电阻率不超过 0. 01Q ? cm的P型外延层2。
[0035] 如图2所示，在所述P型外延层2旋涂第一光阻层，经曝光显影在所述第一光阻层 上形成第一窗口；然后向所述第一窗口下方的所述P型外延层2中注入P型离子硼，其注入 能量为50-120kev，注入剂量为2E15-9E15原子/平方厘米；接着对P型离子硼进行驱入， 其驱入P型离子的时间为200-400min，驱入温度为1100-1200°C，形成P型下沉区3。
[0036] 步骤2、如图3所示，利用以体积比为4:1的硫酸和双氧水的混合液去除所述第 一光阻层，在所述P型外延层2上依次生长厚度为300-丨000 A的垫氧化层4和厚度为 1000-3000 A第一氮化硅层5。在本发明中，生长垫氧化层4的过程可以为：在高温设备 中通入氧气，在P型外延层2发生氧化反应生成所述垫氧化层4。在垫氧化层4上再生长第 一氮化硅层5可以通过化学气相沉积方法来实现。
[0037] 步骤3、如图4所示，在所述第一氮化硅层5上旋涂第二光阻层6,经曝光显影在所 述第二光阻层6上形成第二窗口，并利用干法刻蚀的方法刻蚀掉所述第二窗口下方的所述 垫氧化层4和第一氮化硅层5,形成场区。
[0038] 步骤4、如图5所示，利用以体积比为4:1的硫酸和双氧水的混合液去除所述第二 光阻层6,在所述场区上方的P型外延层2上生长厚度为丨0000-30000 A的场氧化层7， 并用热磷酸去除第一氮化硅层5,用质量分数为49%的氢氟酸去除垫氧化层4,露出所述P 型外延层2。
[0039] 步骤5、如图6所示，在所述P型外延层2上依次生长厚度为100-500 A的栅氧化 层8和厚度为丨500-4000 A的多晶硅层9,并在所述多晶硅层9上旋涂第三光阻层，经曝 光显影在所述第三光阻层上形成第三窗口，利用干法刻蚀的方法将所述第三窗口下方的多 晶硅层9刻蚀掉，并利用以体积比为4:1的硫酸和双氧水的混合液去除所述第三光阻层。
[0040] 步骤6、如图7所示，向所述第三窗口下方的所述P型外延层2中注入P型离子硼， 其注入能量为40-70kev，注入剂量为5E13-5E14原子/平方厘米，接着驱入P型离子硼，其 驱入P型离子的时间为100-700min，驱入温度为1000-1200°C，形成P型阱区10,且所述P 型阱区10与所 述P型下沉区3相邻设置。
[0041] 步骤7、如图8所示，在所述栅氧化层8、多晶硅层9及场氧化层7上通过化学气相 沉积方法生长厚度为1000-2000 A的第二氮化硅层11，然后再通过低压化学气相沉积的 方法生长厚度为丨0000-20000人的第一正硅酸乙酯层12。
[0042] 步骤8、如图9所示，在所述第一正硅酸乙酯层12上旋涂第四光阻层，经曝光显影 在所述第四光阻层上形成第四窗口，并使用体积比为7:1-10:1的质量分数为40%见1/和 49%HF的混合液去除所述第一正硅酸乙酯层12,用热磷酸去除所述第二氮化硅层11，形成 电容区。
[0043] 步骤9、如图10所示，利用以体积比为4:1的硫酸和双氧水的混合液去除所述第四 光阻层，并利用干法刻蚀的方法刻蚀掉所述第四窗口下方的栅氧化层8及P型外延层2 ;如 图11-13所示，并使用体积比为7:1-10:1的质量分数为40%NH4F和49%HF的混合液去除所 述第一正硅酸乙酯12,再在所述电容区P型衬底1上方生长厚度为2000-8000 A的介电 层13,并用热磷酸去除所述第二氮化硅层11。
[0044] 步骤10、如图14-16所示，向所述P型外延层2中注入离子，分别形成N型漂移区 14、N型源极15、N型漏极16以及P型重掺杂离子区17,具体为 ：
[0045] 所述N型漂移区14:注入N型离子为磷，且注入能量为60-120kev，注入剂量为 2E12-5E13原子/平方厘米；
[0046] 所述N型源极15和N型漏极16 :注入N型离子为磷或砷，且注入能量为50-80kev， 注入剂量为3E15-9E15原子/平方厘米；
[0047] P型重掺杂离子区17:注入P型离子为硼，且注入能量为20-50kev，注入剂量为 3E15-9E15原子/平方厘米；
[0048] 其中，所述N型漂移区14与所述P型阱区10相邻，所述N型漏极16与所述N型 漂移区14相邻，所述N型源极15与所述P型重掺杂离子区17相邻且均位于所述P型阱区 10中。
[0049] 步骤11、如图17所示，在所述栅氧化层8、多晶硅层9及介电层13上通过低压化 学气相沉积的方法生长厚度为800-2000 A的第二正硅酸乙酯层18,然后再通过化学气 相沉积的方法生长硅化钨层，且所述硅化钨层经光刻、刻蚀形成厚度为800-2500A的场 板19。
[0050] 步骤12、如图18-19所示，在所述第二正硅酸乙酯层18和所述场板19上通过化学 气相沉积的方法生长厚度为4000-8000A的掺硼和磷的氧化层20,然后在所述掺硼和磷 的氧化层20上旋涂光刻胶层，经光刻、刻蚀在所述光刻胶层上形成第五窗口，并利用干法 刻蚀工艺刻蚀掉所述第五窗口下方的掺硼和磷的氧化层20、第二正硅酸乙酯层18以及栅 极氧化层8 ;并在所述第五窗口下方的P型外延层2和处于所述电容区的介电层13上生长 厚度为5000-15000A的金属层21和保护层。
[0051] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
【主权项】
1. 一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，其特征在于，包括如下 步骤： 在P型衬底上形成P型外延层，并在所述P型外延层上形成P型下沉区； 在具有所述P型下沉区的P型外延层上形成场氧化层； 在形成所述场氧化层以外的所述P型外延层上依次形成栅氧化层和多晶硅层，并在所 述P型外延层上形成P型阱区； 在所述栅氧化层、多晶硅层及场氧化层上依次形成氮化硅层和正硅酸乙酯层； 在所述正硅酸乙酯层上形成光阻层，经曝光显影在所述光阻层上形成窗口，并刻蚀掉 所述窗口下方的所述氮化硅层和正硅酸乙酯层，形成电容区； 去除所述光阻层，并刻蚀掉所述窗口下方的栅氧化层及P型外延层；去除所述正硅酸 乙酯层，在所述电容区P型衬底上方形成介电层，并去除所述氮化硅层； 在所述P型外延层上分别形成N型漂移区、N型源极、N型漏极和P型重掺杂离子区； 以及 定义场板、孔层、金属层和保护层。2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述P型外延层的厚度为10-15 μ m， 电阻率不超过0.01 Ω · cm。3. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述P型外延层上形成P型下 沉区，具体为： 向所述P型外延层中注入和驱入P型离子，其中，所述注入P型离子为硼，且注入能量 为50-120kev，注入剂量为2E15-9E15原子/平方厘米；驱入P型离子的时间为200-400min， 驱入温度为1100-1200°C。4. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述场氧化层的厚度为 10000-30000 A。5. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅氧化层的厚度为 100-500 A，所述多晶硅层的厚度为1500-4000 A。6. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述P型外延层上形成P型阱 区，具体为： 向所述P型外延层中注入和驱入P型离子，其中，所述注入P型离子为硼，且注入能量 为40-70kev，注入剂量为5E13-5E14原子/平方厘米；驱入P型离子的时间为100-700min， 驱入温度为1000-1200°C。7. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为 1000-2000 A，所述正硅酸乙酯层的厚度为10000-20000A。8. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成电容区过程中，所述刻蚀掉所 述窗口下方的所述氮化硅层和正硅酸乙酯层，具体为：使用体积比为7:1-10:1的质量分数 为40%见1/和49%HF的混合液，去除所述正硅酸乙酯层，用热磷酸去除所述氮化硅层。9. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述刻蚀掉所述窗口下方的栅氧化 层及P型外延层，具体为：利用干法刻蚀的方法刻蚀掉窗口下方的栅氧化层及P型外延层。10. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述介电层的厚度为 2000-8000 A。11. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述P型外延层上分别形成 N型漂移区、N型源极、N型漏极和P型重掺杂离子区，具体为： 所述N型漂移区：注入N型离子为磷，且注入能量为60-120kev，注入剂量为2E12-5E13 原子/平方厘米； 所述N型源极和N型漏极：注入N型离子为磷或砷,且注入能量为50-80kev,注入剂量 为3E15-9E15原子/平方厘米； P型重掺杂离子区：注入P型离子为硼，且注入能量为20-50kev，注入剂量为 3E15-9E15原子/平方厘米。12. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述场板的厚度为800-2500A。13. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属层的厚度为 5000-15000人。
【专利摘要】本发明提供一种具有集成电容的射频横向双扩散功率器件的制造方法，包括：在P型衬底上形成P型外延层，并在所述P型外延层上形成P型下沉区和场氧化层；在所述P型外延层上形成栅氧化层和多晶硅层，并在所述P型外延层上形成P型阱区；在所述栅氧化层、多晶硅层及场氧化层上形成氮化硅层和正硅酸乙酯层；刻蚀掉所述氮化硅层和正硅酸乙酯层，形成电容区；在所述电容区P型衬底上方形成介电层；在所述P型外延层上分别形成N型漂移区、N型源极、N型漏极和P型重掺杂离子区；以及定义场板、孔层、金属层和保护层。本发明的方法能够同时制作出射频横向双扩散功率器件和电容器件，且将两者集成在一个芯片上，缩短了制作周期，加大了集成度。
【IPC分类】H01L27/06, H01L21/77
【公开号】CN104882409
【申请号】CN201410069659
【发明人】闻正锋, 马万里, 赵文魁
【申请人】北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月27日