專利名稱：高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種高壓組件(High Voltage Device)的制造方法，特別是關(guān)于一種可整合于使用淺溝隔離(Shallow Trench Isolation，簡(jiǎn)稱STI)結(jié)構(gòu)的深次微米制程中的高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(CMOS)的制造方法。
背景技術(shù)：
在一般集成電路的架構(gòu)中，有些產(chǎn)品在輸出/輸入(I/O)區(qū)域中的控制組件會(huì)比在核心組件區(qū)域中的控制組件所需電壓更大，所以必須提供輸出/輸入接口一較高的操作電壓，例如3.3伏特，使得此輸出/輸入?yún)^(qū)域必須具有較能耐更高電壓的組件，以防止在高壓下的正常操作，不致發(fā)生電崩潰(Breakdown)等現(xiàn)象，所以其結(jié)構(gòu)與一般組件并不相同。
已知的高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體組件的構(gòu)造是如圖1所示，在一P型半導(dǎo)體基底10中先形成一N型井(N-Well)，此即為高壓CMOS組件中的N-型漂移(drift)區(qū)域12，接續(xù)于該基底10上形成場(chǎng)氧化層14、柵氧化層(gate oxide)16及多晶硅柵極18，最后再于該基底10內(nèi)以離子植入法形成N+型離子摻雜區(qū)域，以分別作為源極(source)20及漏極(drain)22。
已知的高壓CMOS在形成場(chǎng)氧化層的際，會(huì)產(chǎn)生鳥(niǎo)嘴(Bird’s Beak)效應(yīng)，其鳥(niǎo)嘴會(huì)造成額外的長(zhǎng)度，導(dǎo)致晶體管的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(design rule)過(guò)大，整體面積不易縮小，無(wú)法應(yīng)用于半導(dǎo)體深次微米制程中，亦無(wú)法隨著半導(dǎo)體組件尺寸縮小的同時(shí)仍維持組件的效能。另外，在該N型井表面因場(chǎng)氧化層的形成而產(chǎn)生凹陷，使得漂移區(qū)域的長(zhǎng)度大大增加，因而導(dǎo)致信道的導(dǎo)通電阻(On-resistance)增加，進(jìn)而造成晶體管電流降低，影響組件效能。
再者，隨著集成電路組件尺寸的持續(xù)縮小，形成組件中鄰近接面(junction)區(qū)域的電場(chǎng)產(chǎn)生集中的現(xiàn)象，即較易有高電場(chǎng)集中點(diǎn)，進(jìn)而造成其崩潰(breakdown)電壓的減弱；此外，由于電場(chǎng)集中而形成的熱載子會(huì)穿透柵氧化層并陷入其中，此結(jié)果將造成半導(dǎo)體組件于電路速度及組件可靠度等效能上的退化。
因此，本發(fā)明即在針對(duì)前面所述的困擾，提出一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，以有效解決已知的該等缺失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，其是利用淺溝隔離(STI)方式將高壓組件制程步驟順利整合于深次微米制程中，使其可在縮小半導(dǎo)體組件尺寸的同時(shí)仍維持組件的效能。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，其所制作出的高壓金氧半導(dǎo)體較不易有電場(chǎng)集中點(diǎn)，且其崩潰電壓必為較高。
本發(fā)明的再一目的是在提供一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，其是可減少高壓金氧半導(dǎo)體的漂移區(qū)域的長(zhǎng)度，使得信道中的導(dǎo)通電阻降低，進(jìn)而增加晶體管的電流。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是在一半導(dǎo)體基底上依序形成作為高壓組件的漂移區(qū)域的摻雜井區(qū)、一墊氧化層及一氮化物層，并以一圖案化光阻為屏蔽，蝕刻形成有淺溝渠結(jié)構(gòu)，再于該基底上沉積一氧化層，并填滿該淺溝渠以形成淺溝隔離；去除部份該氧化層并使的平坦化；然后在該摻雜井區(qū)表面的氧化層形成一接觸窗，且于接觸窗內(nèi)成長(zhǎng)一硅磊晶層，使其經(jīng)過(guò)一高溫氧化步驟而氧化成一氧化硅層；然后再去除該墊氧化層、該氮化物層及表面多余的氧化層之后，在基底表面形成一柵極結(jié)構(gòu)，并于基底內(nèi)進(jìn)行離子植入步驟，以形成作為源極及漏極的重離子摻雜區(qū)域。
以下通過(guò)具體實(shí)施例配合附圖詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1為已知高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體組件的構(gòu)造剖視圖。
圖2(a)至圖2(i)為本發(fā)明于制作高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的各步驟構(gòu)造剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是將高壓CMOS整合于一般深次微米(Deep-Submicron)的制程中，將來(lái)是統(tǒng)單芯片(System On Chip，SOC)的產(chǎn)品如需與外界的高壓環(huán)境接觸(Interface)時(shí)，其輸出/輸入(I/O)的區(qū)域如需高壓組件時(shí)，本發(fā)明的高壓組件制程步驟可順利整合于深次微米的制程中，其是采用的隔絕方式是使用淺溝隔離(STI)的方式。
請(qǐng)參閱圖2(a)所示，先提供一P型半導(dǎo)體基底30，其內(nèi)是以離子植入法形成有一N型摻雜井區(qū)32，此即作為高壓組件的N-型漂移區(qū)域。在半導(dǎo)體基底30表面利用熱氧化沉積法形成一層墊氧化層(pad oxide)34，通常為二氧化硅層，并使的平坦化，接下來(lái)再利用爐管于該墊氧化層34上沉積一層氮化硅層36，且因氮化硅層36與半導(dǎo)體基底30的間的應(yīng)力很大，需要一層墊氧化層34做為兩者間的緩沖層，以消除該基底30與氮化硅層36的應(yīng)力；接著進(jìn)行微影蝕刻制程，于氮化硅層36表面涂布一層光阻層，并利用黃光顯影蝕刻技術(shù)形成一圖案化的光阻層(圖中未示)，以圖案化光阻層為屏蔽，蝕刻去除露出的氮化硅層及其底下的墊氧化層，直至蝕刻至部份該基底30為止，以形成如圖所示的淺溝渠38結(jié)構(gòu)，之后即去除該圖案化光阻，以藉此定義出所要蝕刻的淺溝渠38大小與位置。
在完成淺溝渠38結(jié)構(gòu)之后，如圖2(b)所示，利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在半導(dǎo)體基底30表面沉積形成一氧化層40，并使其填滿該淺溝渠38，以作為淺溝隔離42。然后，利用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)對(duì)該氧化層40進(jìn)行平坦化制程，以去除部份該氧化層40，并使其平坦化，如圖2(c)所示，經(jīng)CMP研磨步驟后，該半導(dǎo)體基底30上已形成淺溝隔離42結(jié)構(gòu)，此時(shí)，墊氧化層34及氮化硅層36仍在該基底30上。
再利用微影蝕刻制程，在摻雜井區(qū)32表面的該氧化層40上蝕刻形成如圖2(d)所示的接觸窗(window)44，以定義出后續(xù)制程中所要成長(zhǎng)的淺硅磊晶大小與位置。接著，如圖2(e)所示，利用摻雜井區(qū)32上方所開(kāi)的接觸窗44，先于該接觸窗44內(nèi)成長(zhǎng)一硅磊晶層46，再經(jīng)過(guò)一高溫氧化步驟，將該硅磊晶層46氧化成如圖2(f)所示的氧化硅層48。
完成氧化硅層48的制作后，即可利用濕蝕刻方式將該墊氧化層34、氮化硅層36及該半導(dǎo)體基底30表面多余的氧化層40全部去除，去除后的結(jié)構(gòu)如圖2(g)所示，如此即可于半導(dǎo)體基底30繼續(xù)進(jìn)行。
接著，請(qǐng)參閱圖2(h)所示，在半導(dǎo)體基底30表面先成長(zhǎng)一柵氧化層，于其上沉積形成一多晶硅層，再利用一圖案化光阻，蝕刻定義該多晶硅層與門(mén)氧化層，以形成一多晶硅柵極50及其下方的柵氧化層52，此即為柵極結(jié)構(gòu)。最后，在該多晶硅柵極50及氧化硅層48二側(cè)的該半導(dǎo)體基底30內(nèi)進(jìn)行離子植入步驟，以形成如圖2(i)所示的二N+型離子摻雜區(qū)域，其是分別作為源極54及漏極56之用。
因此，本發(fā)明是利用淺溝隔離(STI)方式將高壓組件制程步驟順利整合于深次微米制程中，使其可在縮小半導(dǎo)體組件尺寸的同時(shí)仍維持組件的效能。且利用本發(fā)明制作出的高壓金氧半導(dǎo)體較不易有電場(chǎng)集中點(diǎn)，且其崩潰電壓必為較高，并可減少高壓金氧半導(dǎo)體的漂移區(qū)域的長(zhǎng)度，使得信道中的導(dǎo)通電阻降低，進(jìn)而增加晶體管的電流，故可有效克服已知的該等缺失。
以上所述的實(shí)施例僅是為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，其特征是包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其上是形成有摻雜井區(qū)，此即作為高壓組件的漂移區(qū)域；在該基底表面形成一墊氧化層及一氮化物層；于該氮化物層表面形成一圖案化光阻，并以該圖案化光阻為屏蔽，進(jìn)行蝕刻，于該基底內(nèi)形成淺溝渠，再于該基底上沉積一氧化層，填滿該淺溝渠以形成淺溝隔離；去除部份該氧化層，并使其平坦化；在該摻雜井區(qū)表面的該氧化層上形成一接觸窗；于該接觸窗內(nèi)成長(zhǎng)一硅磊晶層，再經(jīng)過(guò)一高溫氧化步驟，將該硅磊晶層氧化成一氧化硅層；去除該墊氧化層、該氮化物層及表面的氧化層；形成一柵極結(jié)構(gòu)在該基底表面；以及于該柵極結(jié)構(gòu)及該氧化硅層二側(cè)的該基底內(nèi)進(jìn)行離子植入步驟，以形成源極及漏極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該半導(dǎo)體基底是為P型半導(dǎo)體基底，該摻雜井區(qū)則為N型摻雜井區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該圖案化光阻是利用微影蝕刻制程所形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該氮化物層是由氮化硅所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該氧化層的平坦化步驟是利用化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)來(lái)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該氧化層是利用化學(xué)氣相沉積法所形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是在形成該接觸窗的步驟時(shí)，是利用微影蝕刻制程定義出該接觸窗的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是去除該墊氧化層、該氮化物層及表面的氧化層的步驟是利用濕蝕刻方式去除的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是該柵極結(jié)構(gòu)是包括一柵氧化層及一多晶硅柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征是形成該柵極結(jié)構(gòu)的步驟是包括有在該基底上依序形成一柵氧化層與一多晶硅層；以及利用微影蝕刻技術(shù)，蝕刻定義該多晶硅層與門(mén)氧化層，以形成該多晶硅柵極及其下方的柵氧化層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是在該離子植入步驟中，是植入N型摻雜離子。
全文摘要
本發(fā)明是公開(kāi)一種高壓互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體的制造方法，其是可順利整合于使用淺溝隔離的深次微米制程中。此制造方法是在一半導(dǎo)體基底上先后形成一摻雜井區(qū)及一淺溝隔離結(jié)構(gòu)，然后再于半導(dǎo)體基底上依序形成一氧化硅層、柵極結(jié)構(gòu)與作為源/漏極的離子摻雜區(qū)域，如此即可完成高壓互補(bǔ)飾金氧半導(dǎo)體的制作。因此，本發(fā)明不但可縮小整體面積，且較不易有電場(chǎng)集中點(diǎn)，崩潰電壓必為較高，再者本發(fā)明的漂移區(qū)域的長(zhǎng)度減少，使得信道的導(dǎo)通電阻降低，進(jìn)而增加晶體管的電流。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1484298SQ0214294
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2002年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月16日
發(fā)明者高榮正 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司