专利名称：一种形成两相邻深n阱的隔离结构的方法
技术领域：
本发明涉及硅半导体器件技术领域，特别涉及一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法。
背景技术：
深N阱(de印η-well, DNW)多应用于射频电路中，深N阱的一个关键用处就是为器件提供独立的衬底，由于电路频率较高时会对衬底产生干扰，所以必须将高频器件隔离或者把敏感器件包在深N阱中以使得衬底耦合噪声变小。在半导体器件制造过程中会出现两相邻深N阱的情况，由此通常在两相邻深N阱之间形成隔离结构以实现器件间的隔离。图1显示了现有技术中两相邻深N阱的隔离结构的示意图。图1中，两相邻深N 阱11和12设置在P型硅衬底10中。其中，隔离结构包括在该两相邻深N阱11和12之间的浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI) 13以及在该浅沟槽隔离13下的隔离P阱 14。两相邻深N阱11和12的深度深于浅沟槽隔离13。此外，氧化层15形成于浅沟槽隔离 13和隔离P阱14之间。然而，利用现有的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，两相邻深N阱之间的最小间隔无法做到很小，例如0. 18 μ m工艺中最小间隔为5 μ m,这是由于更小的间隔将会导致两相邻深N阱之间的击穿电压降低，进而造成器件的可靠性问题甚至失效。图2至图4显示了现有技术中形成两相邻深N阱的隔离结构的方法的各步骤示意图。首先，提供一 P型硅衬底10，如图2所示；然后，通过光刻工艺在该P型硅衬底10上形成光刻胶图形16，以该光刻胶图形16为掩膜通过离子注入工艺形成两相邻深N阱11和12，如图3所示；接着，去除光刻胶图形16，在该P型硅衬底10中的两相邻深N阱11和12之间形成浅沟槽隔离13，该过程中在填充刻蚀出的沟槽之前会在该沟槽底部形成氧化层15，如图4所示；之后，通过离子注入工艺在该浅沟槽隔离13下形成隔离P阱等，这里就不再详述。从图4中可以看出， 由于形成浅沟槽隔离13的过程中在刻蚀出沟槽之后会进行退火工艺以修复由刻蚀工艺导致的晶格损伤，该退火工艺使得之前形成的两相邻深N阱11和12发生了明显的横向扩散， 这将导致两相邻深N阱11和12之间的击穿电压大大降低，进而造成器件的可靠性问题甚至失效。为了提高两相邻深N阱之间的击穿电压，人们也做了很多的尝试，例如调节深N阱和隔离P阱的注入离子的剂量及能量、调节P型硅衬底中的离子浓度等，然而在两相邻深N 阱之间的间隔小于3. 6 μ m时效果甚微。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，以有效提高两相邻深N阱之间的击穿电压，并实现两相邻深N阱之间的更小间隔。本发明提供一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，所述隔离结构包括在所述两相邻深N阱之间的浅沟槽隔离，所述两相邻深N阱的深度深于所述浅沟槽隔离，其中，该方法包括以下步骤步骤1，提供P型硅衬底；步骤2，在所述P型硅衬底中形成所述浅沟槽隔离；步骤3，在所述浅沟槽隔离的两侧形成所述两相邻深N阱。在上述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法中，所述隔离结构还包括在所述浅沟槽隔离下的隔离P阱，形成所述隔离P阱的步骤在步骤3之后。在上述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法中，所述隔离结构还包括在所述浅沟槽隔离下的隔离P阱，形成所述隔离P阱的步骤在步骤2和步骤3之间。在上述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法中，所述两相邻深N阱的间隔范围为 2. 7 3. 6 μ m。在上述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法中，所述两相邻深N阱的深度范围为 0. 1 2. 5 μ m。在上述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法中，所述两相邻深N阱通过磷离子注入工艺形成，其注入剂量范围为1.0X IO13 3. OX IO13CnT2，注入能量范围为100 2000 千电子伏。与现有技术相比，本发明提供的一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，通过在形成浅沟槽隔离的步骤之后形成两相邻深N阱，使得该两相邻深N阱避免了由形成浅沟槽隔离的步骤中的退火工艺导致的横向扩散，从而有效提高两相邻深N阱之间的击穿电压，进而实现两相邻深N阱之间的更小间隔。
图1为现有技术中两相邻深N阱的隔离结构的示意图；图2至图4为现有技术中形成两相邻深N阱的隔离结构的方法的各步骤示意图；图5为本发明的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法的流程图；图6至图8为本发明的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法的各步骤示意图；图9为分别根据现有方法和本发明的方法形成两相邻深N阱的隔离结构后得到的击穿电压的对比图。
具体实施例方式为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。本发明的核心思想在于，通过在形成浅沟槽隔离的步骤之后形成两相邻深N阱， 使得该两相邻深N阱避免了由形成浅沟槽隔离的步骤中的退火工艺导致的横向扩散，从而有效提高两相邻深N阱之间的击穿电压。请综合参阅图5至图8，图5为本发明的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法的流程图，而图6至图8为该方法的各步骤示意图。这里，隔离结构包括在两相邻深N阱之间的浅沟槽隔离。其中，该方法包括以下步骤Si，提供P型硅衬底20，如图6所示。S2，在P型硅衬底20中形成浅沟槽隔离23，如图7所示。具体地，形成浅沟槽隔离 23的过程包括首先，通过光刻和刻蚀工艺在P型硅衬底20中刻蚀出沟槽；然后，通过氧化工艺在该沟槽中形成氧化层25 ；接着，对该沟槽进行填充；最后进行化学机械抛光(CMP)工艺以实现平坦化。这里需要注意的是，在刻蚀出沟槽之后会进行退火工艺以修复由刻蚀工艺导致的晶格损伤。S3，在该浅沟槽隔离23的两侧形成两相邻深N阱21和22，如图8所示。两相邻深N阱21和22的深度深于浅沟槽隔离23。具体地，通过光刻工艺在P型硅衬底20中的浅沟槽隔离23上形成光刻胶图形26，以该光刻胶图形沈为掩膜通过离子注入工艺形成两相邻深N阱21和22，之后去除光刻胶图形26。其中，该两相邻深N阱21和22的间隔范围为2. 7 3. 6 μ m，深度范围为0. 1 2. 5 μ m。例如，通过磷离子注入工艺形成该两相邻深 N阱21和22，注入剂量范围为1. OX IO13 3. 0X 1013cm_2，注入能量范围为100 2000千电子伏。由此，通过在形成浅沟槽隔离的步骤之后形成两相邻深N讲，使得该两相邻深N阱避免了由形成浅沟槽隔离的步骤中的退火工艺导致的横向扩散，从而有效提高两相邻深N 阱之间的击穿电压。此外，本方法中隔离结构还可以包括在浅沟槽隔离23下的隔离P阱。在浅沟槽隔离23下形成隔离P阱的步骤既可以在步骤S3之后，也可以在步骤S2和步骤S3之间。形成隔离P阱的步骤为现有技术中形成P阱的常用步骤，在此就不再详述。下面请参阅图9，图9为分别根据现有方法和本发明的方法形成两相邻深N阱的隔离结构后得到的击穿电压的对比图。这里，两相邻深N阱的间隔为2.7μπι。图9中，纵坐标为击穿电压值(单位为V)，横坐标中“#1”、“#2”以及“#4”代表现有方法的3组实验，而 #6”、“#8”、“#9”、“#11”以及“#12”代表本发明的方法的5组实验。从图9可以看出，现有方法得到的击穿电压值很小(基本小于IV)，而本发明的方法得到的击穿电压值基本大于 13V，这表明本发明的方法有效地提高了两相邻深N阱之间的击穿电压，进而也就能够实现两相邻深N阱之间的更小间隔。综上所述，本发明提供的一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，通过在形成浅沟槽隔离的步骤之后形成两相邻深N阱，使得该两相邻深N阱避免了由形成浅沟槽隔离的步骤中的退火工艺导致的横向扩散，从而有效提高两相邻深N阱之间的击穿电压，进而实现两相邻深N阱之间的更小间隔。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，所述隔离结构包括在所述两相邻深N阱之间的浅沟槽隔离，所述两相邻深N阱的深度深于所述浅沟槽隔离，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤1，提供P型硅衬底；步骤2，在所述P型硅衬底中形成所述浅沟槽隔离；步骤3，在所述浅沟槽隔离的两侧形成所述两相邻深N阱。
2.如权利要求1所述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，其特征在于，所述隔离结构还包括在所述浅沟槽隔离下的隔离P阱，形成所述隔离P阱的步骤在步骤3之后。
3.如权利要求1所述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，其特征在于，所述隔离结构还包括在所述浅沟槽隔离下的隔离P阱，形成所述隔离P阱的步骤在步骤2和步骤3之间。
4.如权利要求1 3中任一项所述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，其特征在于，所述两相邻深N阱的间隔范围为2. 7 3. 6 μ m。
5.如权利要求1 3中任一项所述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，其特征在于，所述两相邻深N阱的深度范围为0. 1 2.5 μ m。
6.如权利要求5所述的形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，其特征在于，所述两相邻深N阱通过磷离子注入工艺形成，其注入剂量范围为1. OX IO13 3. OX 1013cm_2，注入能量范围为100 2000千电子伏。
全文摘要
本发明公开了一种形成两相邻深N阱的隔离结构的方法，通过在形成浅沟槽隔离的步骤之后形成两相邻深N阱，使得该两相邻深N阱避免了由形成浅沟槽隔离的步骤中的退火工艺导致的横向扩散，从而有效提高两相邻深N阱之间的击穿电压，进而实现两相邻深N阱之间的更小间隔。
文档编号H01L21/02GK102194733SQ201010128888
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者徐俊 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司