基于薄外延的高低压器件制造方法

摘要

本发明涉及基于体硅薄外延的600V高压功率集成电路的制造技术。具体地说是一种低成本的基于薄外延的600V高压LDMOS器件、20V低压器件及各器件间隔离的高低压兼容设计及工艺实现技术。本发明共采用了15块结构层次实现了各高低压器件的集成兼容设计。本发明与传统功率集成电路各器件设计不同之处在外延厚度从20um以上的厚外延改为8～9um的薄外延，LDMOS结构采用了不带浮空场极板的双RESURF LDMOS结构，耐压达到了700V以上。各高低压器件兼容设计，N-外延下生长N埋层、P埋层以提高产生隔离和提高串通电压，采用P阱和P埋层以形成对通隔离，P阱兼容形成LDMOS的体区、NMOS的阱区、NPN管的基区，稳压二极管的阱区。

主权项

一种基于薄外延的高低压器件的制造方法，其特征是：步骤一，材料准备：选取P型<100>晶向的P‑衬底(1)，作为圆片；步骤二，P埋层(3)和N埋层(4)的形成：在圆片上生长一层热氧化层和淀积一层氮化硅作为注入屏蔽层，再进行P埋层(3)的光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非P埋层的区域保护起来，在有P埋层(3)的区域注入二氟化硼；去胶后在圆片上进行N埋层(4)的光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非N埋层的区域保护起来，在有N埋层(4)的区域注入砷，再进行P埋层(3)和N埋层(4)的退火；步骤三，N‑外延(2)的生长：在圆片上非P埋层和非N埋层的区域生长场氧化层作阻挡，然后在P埋层(3)和N埋层(4)的上方生长热氧化层；之后在整个圆片表面生长N‑外延层(2)；步骤四，P阱(5)和P降场层(6)的形成：在圆片上进行P阱(5)光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非P阱的区域保护起来，在有P阱(5)的区域注入B11离子掺杂；然后在圆片上进行P降场层(6)的光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非P降场层的区域保护起来，在有P降场层(6)的区域注入B11离子掺杂，再进行P阱和P降场层(6)的推结，使注入在P阱和P降场层的B11离子杂质扩散，形成深P阱(5)和深的P降场层(6)；步骤五，N管场注(7)和P管场注(8)的形成：在圆片上进行N管场注(7)的光刻，利用光刻胶作阻挡层将非N管场注的区域保护起来，在有N管场注(7)的区域注入B离子掺杂，然后进行N管场注(7)推结，使注入在N管场注(7)的B离子杂质扩散，形成深N管场注(7)；然后在圆片上进行P管场注(8)的光刻：利用光刻胶作阻挡层将非P管场注(8)的区域保护起来，在有P管场注(8)的区域注入P离子掺杂，然后进行P管场注(8)推结，使注入在P管场注(8)的P离子杂质扩散，形成深P管场注(8)；步骤六，有源区(9)的形成：在整个圆片表面生长一层热氧化层及淀积一层氮化硅作为有源区(9)的掩蔽层，然后是有源区(9)的光刻刻蚀，利用光刻胶将有源区(9)保护起来，采用干法将非有源区的氮化硅进行刻蚀，然后在非有源区的地方生长场氧化层(21)；步骤七，栅氧(20)的形成：利用非有源区的场氧化层(21)作阻挡，腐蚀掉有源区(9)上面的全部热氧化层及氮化硅层，再在有源区(9)上面生长的热氧化层形成预栅氧，再腐蚀掉全部的二氧化硅，再生长一层热氧化层作为栅氧(20)；步骤八，多晶硅(10)的形成：以低压气相淀积在整个圆片表面形成多晶硅层，进行多晶硅(10)的光刻，利用光刻胶将有多晶硅(10)的区域保护起来，利用干法刻蚀去除无光刻胶保护区域的多晶硅(10)，形成多晶硅栅和多晶互连线图形；步骤九，N‑轻掺杂(11)和P‑轻掺杂(12)的形成：在圆片上进行N‑轻掺杂(11)光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非N‑轻掺杂的区域保护起来，在有N‑轻掺杂区(11)的区域注入P离子掺杂；然后在圆片上进行P‑轻掺杂(12)的光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非P‑轻掺杂(12)的区域保护起来，在有P‑轻掺杂(12)的区域注入B离子掺杂，再进行轻掺杂注入的推结，使注入在N‑轻掺杂(11)和P‑轻掺杂(12)的离子杂质扩散；步骤十，N+高掺杂(13)和P+高掺杂(14)形成：在圆片上进行N+高掺杂(13)光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非N+高掺杂的区域保护起来，在有N+高掺杂(13)的区域注入P离子掺杂；然后在圆片上进行P+高掺杂(14)的光刻注入，利用光刻胶作阻挡层将非P+高掺杂的区域保护起来，在有P+高掺杂(14)注入的区域B离子掺杂；并且，在步骤一中，所述材料为P型<100>晶向75‑130Ω·cm的P‑衬底(1)；在步骤二中，在所述圆片上生长一层36～44nm的所述热氧化层和淀积一层135～165nm的所述氮化硅；在所述步骤三中，在所述圆片上非P埋层和N埋层的区域生长620～680nm的场氧化层；在P埋层和N埋层域上方生长36～44nm热氧化层；在整个圆片表面生长8～9um的N‑外延层(2)，浓度为2E15cm‑3，以保证600V的横向双扩散MOS管器件的耐压；在所述步骤六中，在整个圆片表面生长一层54～66nm热氧化层及淀积一层180～220nm氮化硅作为有源区的掩蔽层；在非有源区的地方生长1300～1500nm的场氧化层(21)；在所述步骤七中，腐蚀掉有源区(9)上面70～90nm氮化硅层，再在有源区上面生长70～90nm的热氧化层，形成预栅氧；生长70～90nm的热氧化层作为栅氧层(20)。