专利名称：与bcd集成工艺兼容的沟槽dmos制造工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及半导体制造工艺，更具体地说，涉及BCD集成工艺中的匿OS制造工艺。
背景技术：
BCD是一种单片集成工艺技术，这种技术能够在同一芯片上制作双极型晶体管 (Bipolar Junction Transistor), CMOS禾P DMOS器{牛。BCD工艺不仅综合了双极器件高跨 导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的优点，而且集成进了开关速度很快的匿OS 功率器件。由于匿OS同时具有高速和大电流能力的特性，耐压通常也较高，因而用BCD工 艺制造的电源管理芯片能工作在是高频、高压和大电流下，是制造高性能电源芯片的理想 工艺。采用BCD工艺制造的单片集成芯片还可以提高系统性能，节省电路的封装费用，并具 有更好的可靠性。BCD工艺的主要应用领域为电源管理(电源和电池控制)、显示驱动、汽 车电子、工业控制等领域。由于BCD工艺的应用领域的不断扩大，对BCD工艺的要求越来越 高。近来，BCD工艺主要朝着高压、高功率、高密度方向发展。 匿0S器件是BCD工艺中最重要的功率输出器件，通常在芯片中占用了一半左右的 面积，因而优化匿0S结构和工艺以便获得更低的匿0S导通电阻一直是BCD工艺的改进方 向。当前的BCD工艺中匿OS都为平面结构，其中的表面沟道不仅占居了相当大面积，而且 造匿0S的电流通路中存在一个串联的JFET(结型场效应晶体管)，因而增加了导通电阻。
发明内容
本发明旨在提供一种集成在BCD工艺中的沟槽匿0S制造工艺，它可以成倍降低 匿0S器件的导通电阻，而且附加的工艺步骤也较少。 根据本发明的实施例，揭示了一种与BCD集成工艺兼容的沟槽匿0S制造工艺，
在局部氧化隔离步骤之后增加沟槽光刻步骤，该沟槽光刻步骤利用局部氧化隔离 步骤中形成的氧化物和氮化物作为阻挡层；在形成的沟槽中生长栅极氧化层；淀积多晶硅填充沟槽；之后继续进行BCD集成工艺中的其余步骤。根据一实施例，在该沟槽匿os制造工艺包括在衬底形成N型埋层；生长N型外延层；进行局部氧化隔离；进行沟槽光刻；在形成的沟槽中生长牺牲氧化层并腐蚀牺牲氧化层在形成的沟槽中生长栅极氧化层；淀积多晶硅填充沟槽；使用多晶硅原位掺杂或者注入的方法对多晶硅掺杂
继续BCD集成工艺中的CMOS制作工艺。 其中，N型埋层是通过在衬底上注入砷或者锑形成。 在形成的沟槽中生长500A的牺牲氧化层，并使用湿法腐蚀该牺牲氧化层。 在形成的沟槽中生长栅极氧化层的厚度根据沟槽匿OS的阈值电压和击穿电压确定。 对于沟槽匿OS的漏区，在形成沟槽后，在沟槽中填充鸨。 本发明的集成在BCD工艺中的沟槽匿OS制造工艺可以成倍降低匿OS器件的导通 电阻，而且附加的工艺步骤也较少。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描
述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中 图1-图5揭示了根据本发明的一实施例的沟槽匿OS制造工艺的工艺过程； 图6揭示了根据本发明的一实施例的沟槽匿OS制造工艺制造得到的沟槽匿OS的结构。
具体实施例方式
BCD工艺可以集成多种DMOS功率器件，比如LDMOS、 VDMOS和沟槽(Trench)DMOS， 在高压BCD工艺中主要应用LDMOS和VDMOS。然而Trench DMOS由于其优越的电流处理能 力，对高功率BCD工艺更具有吸引力。但Trench匿OS制作工艺的特殊性，与CMOS工艺的 兼容性远比LDMOS和V匿OS的差，至今还没有可量产的含沟槽匿OS的BCD工艺。
本发明提供一种集成在BCD工艺中的Trench匿OS制造工艺。在标准的BCD集成 工艺上只增加少许步骤就可以完成此新型Trench DMOS，且工艺和Bipolar/CMOS器件工艺 完全兼容。下面结合图1-图6阐述其制作工艺的一个实施例 首先，在衬底(P型衬底)P-Sub上通过注入砷As或者锑Sb来形成N型埋层BNL，用 于降低匿OS漏端电阻和NPN集电区电阻。然后生长N型外延层N-EPI，由Trench匿OS的 源漏击穿电压和导通电阻决定N型外延层N-EPI的厚度和电阻率。完成N型外延层N-EPI 的制作后进行CMOS工艺的局部氧化隔离LOCOS，同时，形成了氧化物/氮化物层Oxide/ Nitride上述步骤后的结构如图1所示。 制作完成局部氧化隔离LOCOS后，增加一步Trench DMOS特有的沟槽Trench光 刻步骤，在该沟槽光刻步骤中，利用局部氧化隔离工艺中形成的氧化物/氮化物层Oxide/ Nitride,在该实施例中为二氧化硅层/氮化硅层作为沟槽Trench刻蚀的阻挡层。沟槽 Trench刻蚀的步骤通过反应离子刻蚀沟槽Trench,形成如图2所示的结构。
在刻蚀二氧化硅层/氮化硅层阻挡层后，在沟槽Trench中生长500A的牺牲氧化 来消除在沟槽刻蚀过程中的粘污和可能存在的应力，之后，使用湿法腐蚀牺牲氧化层(为 二氧化硅层)。完成生长和腐蚀牺牲氧化层的步骤后，在沟槽Trench中生长Trench DMOS 的栅极氧化层Gate Oxide，栅极氧化层Gate Oxide的厚度由Trench DMOS的阈值电压和击 穿电压而定。然后淀积多晶硅Poly填充沟槽Trench,形成Trench匿OS的栅极。通过多晶 硅Poly回刻，刻蚀掉硅片平面区域的多晶硅Poly，形成的结构如图3所示。
Trench匿0S的多晶硅栅极可以通过多晶硅原位掺杂或者注入的方法来掺杂杂 质，以降低其电阻率。Trench DM0S的栅极也是通过沟槽Trench内的多晶硅来引出的，因而 可以节省Trench匿OS多晶栅极的光刻步骤，形成的结构如图5所示。
Trench DMOS的p区主体p-body以及源/漏区的形成完全可以与CMOS的p阱和 源/漏区的制作工艺兼容，形成的结构如图4所示。所以制作完成Trench匿0S的栅极多 晶硅后，接着进行BCD集成工艺中的CMOS的制作工艺。 根据本发明，Trench匿OS的漏区形成方法如下首先刻蚀沟槽Trench (可以与其
他的沟槽Trench —起刻蚀，然后填充钨Tungsten形成Trench DMOS的漏区，结构如图5所
示。比起传统的通过注入扩散来形成的漏区，这种结构的漏区的优势是横向占有的面积小，
并且电阻率低，从而更高的发挥了 Trench匿OS优越的电流处理能力。 根据本发明的沟槽匿OS制造工艺制造得到的沟槽匿OS的结构可以参考图6所示。 本发明的集成在BCD工艺中的沟槽匿OS制造工艺可以成倍降低匿OS器件的导通 电阻，而且附加的工艺步骤也较少。 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的 人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本 发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最 大范围。
权利要求
一种与BCD集成工艺兼容的沟槽DMOS制造工艺，其特征在于，在局部氧化隔离步骤之后增加沟槽光刻步骤，该沟槽光刻步骤利用局部氧化隔离步骤中形成的氧化物和氮化物作为阻挡层；在形成的沟槽中生长栅极氧化层；淀积多晶硅填充沟槽；之后继续进行BCD集成工艺中的其余步骤。
2. 如权利要求1所述的与BCD集成工艺兼容的沟槽匿OS制造工艺，其特征在于，该工 艺包括在衬底形成N型埋层； 生长N型外延层； 进行局部氧化隔离； 进行沟槽光刻；在形成的沟槽中生长牺牲氧化层并腐蚀牺牲氧化层； 在形成的沟槽中生长栅极氧化层； 淀积多晶硅填充沟槽；使用多晶硅原位掺杂或者注入的方法对多晶硅掺杂； 继续BCD集成工艺中的CMOS制作工艺。
3. 如权利要求2所述的与BCD集成工艺兼容的沟槽匿OS制造工艺，其特征在于， N型埋层是通过在衬底上注入砷或者锑形成。
4. 如权利要求2所述的与BCD集成工艺兼容的沟槽匿OS制造工艺，其特征在于， 在形成的沟槽中生长500A的牺牲氧化层，并使用湿法腐蚀该牺牲氧化层。
5. 如权利要求2所述的与BCD集成工艺兼容的沟槽匿OS制造工艺，其特征在于， 在形成的沟槽中生长栅极氧化层的厚度根据沟槽DMOS的阈值电压和击穿电压确定。
6. 如权利要求2所述的与BCD集成工艺兼容的沟槽匿OS制造工艺，其特征在于， 对于沟槽匿OS的漏区，在形成沟槽后，在沟槽中填充钨。
全文摘要
本发明揭示了一种与BCD集成工艺兼容的沟槽DMOS制造工艺，在局部氧化隔离步骤之后增加沟槽光刻步骤，该沟槽光刻步骤利用局部氧化隔离步骤中形成的氧化物和氮化物作为阻挡层；在形成的沟槽中生长栅极氧化层；淀积多晶硅填充沟槽；之后继续进行BCD集成工艺中的其余步骤。本发明的集成在BCD工艺中的沟槽DMOS制造工艺可以成倍降低DMOS器件的导通电阻，而且附加的工艺步骤也较少。
文档编号H01L21/70GK101764099SQ20081020783
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者吕宇强, 永福, 陈雪萌, 龚大卫 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司