專利名稱：Bcd集成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，更具體地說(shuō)，涉及一種BCD集成工藝。
背景技術(shù)：
BCD是一種單片集成工藝技術(shù)，這種技術(shù)能夠在同一芯片上制作雙極型晶體管 (Bipolar Junction Transistor) ， CMOS和DMOS器件。BCD工藝不僅綜合了雙極型器件高跨 導(dǎo)、強(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和CMOS集成度高、低功耗的優(yōu)點(diǎn)，而且集成進(jìn)了開(kāi)關(guān)速度很快的匿OS 功率器件。由于匿OS同時(shí)具有高速和大電流能力的特性，耐壓通常也較高，因而用BCD工 藝制造的電源管理芯片能工作在是高頻、高壓和大電流下，是制造高性能電源芯片的理想 工藝。采用BCD工藝制造的單片集成芯片還可以提高系統(tǒng)性能，節(jié)省電路的封裝費(fèi)用，并具 有更好的可靠性。BCD工藝的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡娫垂芾?電源和電池控制)、顯示驅(qū)動(dòng)、汽 車(chē)電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。由于BCD工藝的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)BCD工藝的要求越來(lái)越 高。近來(lái)，BCD工藝主要朝著高壓、高功率、高密度方向分化發(fā)展。 匿0S器件是BCD工藝中最重要的功率輸出器件，通常在芯片中占用了一半左右的 面積，因而優(yōu)化匿0S結(jié)構(gòu)和工藝以便獲得更低的匿0S導(dǎo)通電阻一直是BCD工藝的改進(jìn)方 向。當(dāng)前流行的BCD工藝中匿OS都為平面結(jié)構(gòu)，其中的表面溝道不僅占居了相當(dāng)大面積， 而且造成匿0S的電流通路中存在一個(gè)串聯(lián)的JFET(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，因而增加了導(dǎo)通 電阻。 雙極型器件是BCD工藝中重要的模擬信號(hào)處理器件，因而優(yōu)化雙極型晶體管結(jié)構(gòu) 和工藝以便獲得更大的電流能力和更高的截止頻率一直是BCD工藝的改進(jìn)方向之一。當(dāng)前 流行的BCD工藝中雙極型晶體管大都為pn結(jié)隔離和通過(guò)注入擴(kuò)散方法引出其各個(gè)電極，其 中的集電極不僅占居了相當(dāng)大面積，而且造成雙極型晶體管集電極串聯(lián)電阻的增加，因而 降低了截止頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種BCD集成工藝，該集成工藝中包括了制造溝槽匿OS和垂直雙極型 器件的工藝。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種BCD集成工藝，在局部氧化隔離步驟之后增加溝 槽光刻步驟； 對(duì)于BCD集成工藝中的匿0S器件，該溝槽光刻步驟利用局部氧化隔離步驟中形 成的氧化物和氮化物作為阻擋層，在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層，并淀積多晶硅填充溝 槽； 對(duì)于BCD集成工藝中的雙極型器件，在該溝槽光刻步驟形成的溝槽中填充鎢形成 雙極型器件的集電區(qū)。 對(duì)于匿0S器件，制造匿0S器件的工藝包括在襯底形成N型埋層；生長(zhǎng)N型外延 層；進(jìn)行局部氧化隔離；進(jìn)行溝槽光刻；在形成的溝槽中生長(zhǎng)犧牲氧化層并腐蝕犧牲氧化
4層；在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層；淀積多晶硅填充溝槽；使用多晶硅原位摻雜或者注 入的方法對(duì)多晶硅摻雜。 其中，N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻形成。在形成的溝槽中生長(zhǎng)500A的 犧牲氧化層，并使用濕法腐蝕該犧牲氧化層。在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層的厚度根據(jù) 匿OS的閾值電壓和擊穿電壓確定。 對(duì)于匿OS的漏區(qū)，在形成溝槽后，在溝槽中填充鴇。 對(duì)于雙極型器件，制造雙極型器件的工藝包括在襯底上形成N型埋層；生長(zhǎng)N型
外延層；進(jìn)行局部氧化隔離；進(jìn)行CMOS工藝的n/p阱制作、源漏區(qū)注入；利用CMOS工藝的
n/p阱作為所述垂直雙極型器件的基區(qū)；利用進(jìn)行CMOS工藝的源漏區(qū)注入制作重?fù)诫s區(qū)，
重?fù)诫s區(qū)作為垂直雙極型器件的發(fā)射區(qū)和基區(qū)。 其中，N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻來(lái)進(jìn)行。 CMOS工藝的n阱作為垂直P(pán)NP器件的基區(qū)；CMOS工藝的p阱作為垂直NPN器件的 基區(qū)。 該BCD集成工藝中還包括形成P型埋層，BCD集成工藝中制造的DM0S、 CMOS和雙 極型器件通過(guò)P型埋層和溝槽進(jìn)行隔離。 本發(fā)明的BCD集成工藝可以成倍的提高匿OS和雙極型晶體管的性能，最大程度的 發(fā)揮BCD工藝的優(yōu)點(diǎn)，而且附加的工藝步驟也較少。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描 述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中
圖1-圖5揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的BCD集成工藝的工藝過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種BCD集成工藝，其中包括了制造溝槽匿OS和垂直雙極型器件的工
藝。對(duì)于工藝過(guò)程方面，改動(dòng)主要包括 在局部氧化隔離步驟之后增加溝槽光刻步驟； 對(duì)于BCD集成工藝中的匿OS器件，該溝槽光刻步驟利用局部氧化隔離步驟中形 成的氧化物和氮化物作為阻擋層，在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層，并淀積多晶硅填充溝 槽； 對(duì)于BCD集成工藝中的雙極型器件，在該溝槽光刻步驟形成的溝槽中填充鎢形成 雙極型器件的集電區(qū)。 進(jìn)一步的，對(duì)于匿OS器件，制造匿OS器件的工藝包括在襯底形成N型埋層；生長(zhǎng) N型外延層；進(jìn)行局部氧化隔離；進(jìn)行溝槽光刻；在形成的溝槽中生長(zhǎng)犧牲氧化層并腐蝕犧 牲氧化層；在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層；淀積多晶硅填充溝槽；使用多晶硅原位摻雜 或者注入的方法對(duì)多晶硅摻雜。 其中，N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻形成。 對(duì)于犧牲氧化層，在溝槽中生長(zhǎng)500A的犧牲氧化層，并使用濕法腐蝕該犧牲氧化層。
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對(duì)于柵極氧化層，在溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層的厚度根據(jù)匿OS的閾值電壓和擊穿電壓確定。 匿0S的漏區(qū)是在形成溝槽后，在溝槽中填充鎢。 對(duì)于雙極型器件，制造雙極型器件的工藝包括在襯底上形成N型埋層；生長(zhǎng)N型
外延層；進(jìn)行局部氧化隔離；進(jìn)行CMOS工藝的n/p阱制作、源漏區(qū)注入；利用CMOS工藝的
n/p阱作為垂直雙極型器件的基區(qū)；利用進(jìn)行CMOS工藝的源漏區(qū)注入制作重?fù)诫s區(qū)，重?fù)?br> 雜區(qū)作為垂直雙極型器件的發(fā)射區(qū)和基區(qū)。 其中，N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻來(lái)進(jìn)行。 CMOS工藝的n阱作為垂直P(pán)NP器件的基區(qū)；CMOS工藝的p阱作為垂直NPN器件的基區(qū)。 該BCD集成工藝還包括形成P型埋層，BCD集成工藝中制造的DMOS、 CMOS和雙極型器件通過(guò)P型埋層和溝槽進(jìn)行隔離。 參考圖1-圖5，揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的BCD集成工藝的工藝過(guò)程。
BCD工藝可以集成多種DMOS功率器件和雙極型器件，比如LDMOS、 VDMOS和溝槽(Trench)DMOS，橫向的和垂直雙極型晶體管。本專利主要提出一種集成在BCD工藝中的溝槽(Trench)匿OS和垂直雙極型器件的制造工藝。在標(biāo)準(zhǔn)的BCD集成工藝上增加3個(gè)光刻步驟就可以完成溝槽(Trench) DMOS和垂直雙極型器件，且工藝和Bipolar/CMOS器件工藝完全兼容。 首先，在襯底，比如P襯底P-Sub上通過(guò)注入砷As或者銻Sb來(lái)形成N型埋層BNL。
注入硼B(yǎng)來(lái)形成P型埋層BP， P型埋層BP起到隔離各個(gè)器件，比如DMOS、 CMOS和雙極型器件的作用。 之后生長(zhǎng)N型外延層N-EPI， N型外延層N_EPI用于降低匿OS漏端的電阻和雙極型三極管集電區(qū)的電阻，由溝槽(Trench) DMOS的源漏擊穿電壓和導(dǎo)通電阻決定N型外延層N-EPI的厚度和電阻率。完成N型外延層N-EPI的制作后進(jìn)行CMOS工藝的局部氧化隔離L0C0S，同時(shí)，在硅片的表面形成氮化物/氧化物層Oxide/Nitride。形成的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 制作完成局部氧化隔離LOCOS后，進(jìn)行溝槽光刻步驟，對(duì)于匿OS器件來(lái)說(shuō)，利用局部氧化隔離LOCOS工藝中的二氧化硅層和氮化硅作為溝槽刻蝕的阻擋層，通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕溝槽Trench,形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)。 刻蝕二氧化硅層和氮化硅阻擋層后，在溝槽Trench中生長(zhǎng)500A的犧牲氧化層，
并通過(guò)濕法腐蝕該犧牲氧化層，生長(zhǎng)并腐蝕犧牲氧化層的過(guò)程可以消除在溝槽刻蝕過(guò)程中的粘污和可能存在的應(yīng)力。然后生長(zhǎng)匿OS的柵極氧化層Gate-Oxide，柵極氧化層的厚度由匿OS的閾值電壓和擊穿電壓而定。然后淀積多晶硅Poly來(lái)填充溝槽Trench,形成匿OS的柵極。匿OS的多晶硅柵極是由多晶硅原位摻雜或者注入的方法來(lái)?yè)诫s雜質(zhì)，降低其電阻率。為了引出匿OS的柵極多晶硅，增加一道匿OS的柵極光刻。匿OS的柵極是在場(chǎng)氧上的多晶硅上連接的，結(jié)構(gòu)如圖3所示。 DMOS、雙極型器件以及CMOS的相互隔離是通過(guò)P型埋層BP和溝槽Trench共同實(shí)現(xiàn)，這樣可以進(jìn)一步減小由于隔離而需要的平面面積。 DMOS/雙極型晶體管的P型本體p-body/基區(qū)以及源區(qū)/發(fā)射區(qū)的形成(比如形成摻雜區(qū)P+、N+)完全可以與CMOS的p阱、n阱和源/漏區(qū)的制作工藝兼容，形成的結(jié)構(gòu)如
圖4所示。所以制作完成匿0S的柵極多晶硅后，繼續(xù)進(jìn)行CMOS的制作工藝。 本發(fā)明中，匿0S的漏區(qū)和雙極型晶體管的集電區(qū)是通過(guò)刻蝕溝槽Trench，然后填
充鎢Tungsten來(lái)形成的，結(jié)構(gòu)如圖5所示。比起傳統(tǒng)的通過(guò)注入擴(kuò)散來(lái)形成的漏區(qū)和集電
區(qū)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是橫向占有的面積小，并且電阻率低，從而更高的發(fā)揮了溝槽匿0S和
垂直雙極型晶體管的性能。 本發(fā)明的BCD集成工藝可以成倍的提高匿0S和雙極型晶體管的性能，最大程度的發(fā)揮BCD工藝的優(yōu)點(diǎn)，而且附加的工藝步驟也較少。 上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來(lái)實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書(shū)提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
一種BCD集成工藝，其特征在于，在局部氧化隔離步驟之后增加溝槽光刻步驟；對(duì)于BCD集成工藝中的DMOS器件，該溝槽光刻步驟利用局部氧化隔離步驟中形成的氧化物和氮化物作為阻擋層，在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層，并淀積多晶硅填充溝槽；對(duì)于BCD集成工藝中的雙極型器件，在該溝槽光刻步驟形成的溝槽中填充鎢形成雙極型器件的集電區(qū)。
2. 如權(quán)利要求1所述的BCD集成工藝，其特征在于，對(duì)于匿OS器件，制造匿OS器件的 工藝包括在襯底形成N型埋層；生長(zhǎng)N型外延層；進(jìn)行局部氧化隔離； 進(jìn)行溝槽光刻；在形成的溝槽中生長(zhǎng)犧牲氧化層并腐蝕犧牲氧化層； 在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層； 淀積多晶硅填充溝槽；使用多晶硅原位摻雜或者注入的方法對(duì)多晶硅摻雜。
3. 如權(quán)利要求2所述的BCD集成工藝，其特征在于， N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻形成。
4. 如權(quán)利要求2所述的BCD集成工藝，其特征在于，在形成的溝槽中生長(zhǎng)500A的犧牲氧化層，并使用濕法腐蝕該犧牲氧化層。
5. 如權(quán)利要求2所述的BCD集成工藝，其特征在于，在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層的厚度根據(jù)匿OS的閾值電壓和擊穿電壓確定。
6. 如權(quán)利要求2所述的BCD集成工藝，其特征在于， 對(duì)于匿OS的漏區(qū)，在形成溝槽后，在溝槽中填充鎢。
7. 如權(quán)利要求1所述的BCD集成工藝，其特征在于，對(duì)于雙極型器件，制造雙極型器件 的工藝包括在襯底上形成N型埋層； 生長(zhǎng)N型外延層； 進(jìn)行局部氧化隔離；進(jìn)行CMOS工藝的n/p阱制作、源漏區(qū)注入；利用CMOS工藝的n/p阱作為所述垂直雙極型器件的基區(qū)；利用進(jìn)行CMOS工藝的源漏區(qū)注入制作重?fù)诫s區(qū)，重?fù)诫s區(qū)作為垂直雙極型器件的發(fā) 射區(qū)和基區(qū)。
8. 如權(quán)利要求7所述的BCD集成工藝，其特征在于， N型埋層是通過(guò)在襯底上注入砷或者銻來(lái)進(jìn)行。
9. 如權(quán)利要求7所述的BCD集成工藝，其特征在于， 所述CMOS工藝的n阱作為垂直P(pán)NP器件的基區(qū)； 所述CMOS工藝的p阱作為垂直NPN器件的基區(qū)。
10. 如權(quán)利要求1所述的BCD集成工藝，其特征在于，還包括形成P型埋層，所述BCD集成工藝中制造的DM0S、 CMOS和雙極型器件通過(guò)P型埋層和溝槽進(jìn)行隔離'
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種BCD集成工藝，在局部氧化隔離步驟之后增加溝槽光刻步驟；對(duì)于BCD集成工藝中的DMOS器件，該溝槽光刻步驟利用局部氧化隔離步驟中形成的氧化物和氮化物作為阻擋層，在形成的溝槽中生長(zhǎng)柵極氧化層，并淀積多晶硅填充溝槽；對(duì)于BCD集成工藝中的雙極型器件，在該溝槽光刻步驟形成的溝槽中填充鎢形成雙極型器件的集電區(qū)。本發(fā)明的BCD集成工藝可以成倍的提高DMOS和雙極型晶體管的性能，最大程度的發(fā)揮BCD工藝的優(yōu)點(diǎn)，而且附加的工藝步驟也較少。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101764101SQ20081020783
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者呂宇強(qiáng), 永福, 陳雪萌, 龔大衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司