调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010872365.9 (22)申请日 2020.08.26 (71)申请人 上海华虹宏力半导体制造有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技 园区祖冲之路1399号 (72)发明人 吴亚贞 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所(普通合伙) 31237 代理人 曹廷廷 (51)Int.Cl. H01L 21/336(2006.01) H01L 29/78(2006.01) H01L 29/40(2006.01) (54)发明名称 一种调整LDMOS。

2、晶体管中氧化物场板角度的 方法 (57)摘要 本发明提供的一种调整LDMOS晶体管中氧化 物场板角度的方法， 所述方法包括以下步骤： 提 供一半导体衬底； 在半导体衬底上形成第一氧化 膜层； 执行第一次退火工艺； 形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧化膜层构成场氧化 膜层； 以及湿法刻蚀场氧化膜层， 以形成氧化物 场板， 从而形成LDMOS晶体管。 本发明首先形成第 一氧化膜层， 并对所述第一氧化膜层进行第一次 退火工艺， 接着在形成第二氧化膜层， 使得湿法 刻蚀时氧化物场板的角度是可控的， 该夹角使得 后续在氧化物场板上形成场板时没有出现多晶 硅残留的问题， 同时还提高了击穿电压， 。

3、减低了 特征导通电阻， 从而提高了半导体器件的电气性 能。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 111785640 A 2020.10.16 CN 111785640 A 1.一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 提供一半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成第一氧化膜层； 执行第一次退火工艺； 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧化膜层构成场 氧化膜层； 以及 湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成LDMOS晶体管。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述第一氧化膜层的厚度大于等于 3.如权利。

4、要求2所述的方法， 其特征在于， 所述第一次退火工艺为快速退火工艺。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 在所述第一氧化膜层上通过若干次的化学气 相沉积的方式形成第二氧化膜层， 且所述第二氧化膜层的厚度大于等于 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述第二氧化膜层通过一次的化学气相沉积 的方式形成第二氧化膜层。 6.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述第二氧化膜层通过两次以上的化学气相 沉积的方式形成第二氧化膜层， 此时， 所述第二氧化膜层包括第一子氧化膜层至第n子氧化 膜层， 其中， n2， 其中， n2。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 在形成第一子氧化。

5、膜层至第n子氧化膜层中 的部分子氧化膜层之后还包括一退火工艺。 8.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 在形成第一子氧化膜层至第n-1子氧化膜层 中每一个氧化膜层之后均包括一退火工艺。 9.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场 板具体包括以下步骤： 在所述场氧化膜层上形成硬掩模层和图形化的光刻胶层； 以图形化的所述光刻胶层为掩模， 刻蚀所述硬掩模层， 以形成图形化的硬掩模层； 以图形化的所述光刻胶层和图形化的所述硬掩模层为掩模， 湿法刻蚀所述场氧化膜 层， 以形成场氧化膜层； 以及 依次清除所述光刻胶层以及所述硬掩模层。 权利要求书 1/1 页 。

6、2 CN 111785640 A 2 一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体集成电路制造领域， 特别是涉及一种调整LDMOS晶体管中氧化 物场板角度的方法。 背景技术 0002 BCD工艺为在同一芯片上制作双极晶体管(Bipolar Junction Transistor， BJT)、 互补型金属氧化物半导体(CMOS)、 扩散金属氧化物半导体(DMOS)的工艺。 在采用BCD工艺进 行制备LDMOS晶体管(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor， 横向扩散金属氧 化物半导体)晶体管的过程中， 通常。

7、采用场极板来降低电场、 提高电压， 如图1a所示， 场板由 多晶栅12延长跨上氧化物场板11(Field Oxide， FOX， 简称场氧)。 通常先通过一次沉积工艺 在半导体衬底10上形成场氧化膜层， 然后通过刻蚀工艺刻蚀场氧化膜层， 以形成氧化物场 板11。 此时， 如果氧化物场板11与半导体衬底10之间的夹角过大， 则会在氧化物场板11一侧 形成多晶硅结构(例如多晶硅栅极)后， 容易在氧化物场板11的侧墙A处产生多晶硅残留a (如图1b所示)； 如果氧化物场板11与半导体衬底10之间的夹角过小， 则会使得LDMOS晶体管 的电气特性例如击穿电压以及特征导通电阻(Specific on-R。

8、esistance， Rsp)受到影响。 0003 目前， 在LDMOS晶体管中， 为了得到符合要求的氧化物场板11与半导体衬底10之间 的夹角， 业界尝试了多种方法， 例如， 改变湿法刻蚀的工艺参数(刻蚀时间或刻蚀温度)， 或 利用UV固化的方式来处理图案化的光刻胶层， 然而， 上述方法的效果并不理想。 0004 因此， 提供一种LDMOS晶体管中氧化物场板角度可控的方法， 是十分必要的。 发明内容 0005 本发明提供一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 可得到氧化物场板 角度可控的LDMOS晶体管， 避免了在氧化物场板产生多晶硅残留物， 提高了半导体器件的电 气性能。 000。

9、6 为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度 的方法， 所述方法包括以下步骤： 0007 提供一半导体衬底； 0008 在所述半导体衬底上形成第一氧化膜层； 0009 执行第一次退火工艺； 0010 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧化膜层构 成场氧化膜层； 以及 0011 湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成LDMOS晶体管。 0012可选的， 所述第一氧化膜层的厚度大于等于 0013 进一步的， 所述第一次退火工艺为快速退火工艺。 0014 更进一步的， 在所述第一氧化膜层上通过若干次的化学气相沉积的方式形。

10、成第二 氧化膜层， 且所述第二氧化膜层的厚度大于等于 说明书 1/5 页 3 CN 111785640 A 3 0015 更进一步的， 所述第二氧化膜层通过一次的化学气相沉积的方式形成第二氧化膜 层。 0016 更进一步的， 所述第二氧化膜层通过两次以上的化学气相沉积的方式形成第二氧 化膜层， 此时， 所述第二氧化膜层包括第一子氧化膜层至第n子氧化膜层， 其中， n2， 其中， n2。 0017 更进一步的， 在形成第一子氧化膜层至第n子氧化膜层中的部分子氧化膜层之后 还包括一退火工艺。 0018 更进一步的， 在形成第一子氧化膜层至第n-1子氧化膜层中每一个氧化膜层之后 均包括一退火工艺。 。

11、0019 更进一步的， 湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板具体包括以下步骤： 0020 在所述场氧化膜层上形成硬掩模层和图形化的光刻胶层； 0021 以图形化的所述光刻胶层为掩模， 刻蚀所述硬掩模层， 以形成图形化的硬掩模层； 0022 以图形化的所述光刻胶层和图形化的所述硬掩模层为掩模， 湿法刻蚀所述场氧化 膜层， 以形成场氧化膜层； 以及 0023 依次清除所述光刻胶层以及所述硬掩模层。 0024 与现有技术相比存在以下有益效果： 0025 本发明提供的一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 所述方法包括以 下步骤： 提供一半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成第一氧化膜层。

12、； 执行第一次退火工 艺； 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧化膜层构成场 氧化膜层； 以及湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成LDMOS晶体管。 本发 明首先形成第一氧化膜层， 并对所述第一氧化膜层进行第一次退火工艺， 接着在形成第二 氧化膜层， 使得湿法刻蚀时的氧化物场板角度是可控的， 即， 所述夹角 在25 75 之间(优 选的， 所述夹角 为45 )， 该夹角使得后续在氧化物场板上形成场板时没有出现多晶硅残留 的问题， 同时还提高了击穿电压， 减低了特征导通电阻， 从而提高了半导体器件的电气性 能。 附图说明 0026 图1a为现有LDM。

13、OS晶体管的结构示意图； 0027 图1b为现有LDMOS晶体管中存在多晶硅残留的示意图； 0028 图2为本发明实施例所提供的调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法的流程 图； 0029 图3a3f为本发明实施例所提供的氧化物场板形成方法的各步骤相应结构的剖 面示意图。 0030 附图标记说明： 0031 图1a-图1b中： 0032 10-半导体衬底； 11-氧化物场板； 12-多晶栅； A-侧墙； a-多晶硅残留； 0033 图3a3f中： 0034 100-半导体衬底； 0035 200-场氧化膜层； 210-第一氧化膜层； 2n0-第n氧化膜层； 200 -氧化物场板； 说明书 。

14、2/5 页 4 CN 111785640 A 4 0036 300-硬掩模层； 0037 400-光刻胶层。 具体实施方式 0038 本发明的核心思想在于， 提供了一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 所述方法包括以下步骤： 提供一半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成第一氧化膜层； 执行 第一次退火工艺； 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧 化膜层构成场氧化膜层； 以及湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成 LDMOS晶体管。 本发明首先形成第一氧化膜层， 并对所述第一氧化膜层进行第一次退火工 艺， 接着在形成第二氧化膜层， 使得湿法刻。

15、蚀时的氧化物场板角度是可控的， 即， 所述夹角 在25 75 之间(优选的， 所述夹角 为45 )， 该夹角使得后续在氧化物场板上形成场板时 没有出现多晶硅残留的问题， 同时还提高了击穿电压， 减低了特征导通电阻， 从而提高了半 导体器件的电气性能。 0039 以下将对本发明的一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法作进一步的详 细描述。 下面将参照附图对本发明进行更详细的描述， 其中表示了本发明的优选实施例， 应 该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。 因此， 下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道， 而并不作为对本发明的限制。 0040 为。

16、了清楚， 不描述实际实施例的全部特征。 在下列描述中， 不详细描述公知的功能 和结构， 因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。 应当认为在任何实际实施例的开 发中， 必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标， 例如按照有关系统或有关商业的 限制， 由一个实施例改变为另一个实施例。 另外， 应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的， 但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。 0041 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。 需说明的是， 附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率， 仅用以方 便、 明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

17、。 0042 本实施例所提供的一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 图2为本实施 例所提供的调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法的流程图。 如图2所示， 所述形成方 法包括以下步骤： 0043 步骤S10： 提供一半导体衬底； 0044 步骤S20： 在所述半导体衬底上形成第一氧化膜层； 0045 步骤S30： 执行第一次退火工艺； 0046 步骤S40： 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧 化膜层构成场氧化膜层； 以及 0047 步骤S50： 湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成LDMOS晶体管。 0048 下面结合图2以及图。

18、3a3f对本实施例所公开的一种调整LDMOS晶体管中氧化物 场板角度的方法进行更详细的介绍。 0049 如图3a所示， 首先执行步骤S10， 提供一半导体衬底100。 所述半导体衬底100可为 后续工艺提供操作平台， 其可以是本领域技术人员熟知的任何用以承载半导体集成电路组 成元件的底材， 可以是裸片， 也可以是经过外延生长工艺处理后的晶圆， 详细的， 所述半导 说明书 3/5 页 5 CN 111785640 A 5 体衬底100例如是绝缘体上硅(silicon-on-insulator， SOI)基底、 体硅(bulk silicon)基 底、 锗基底、 锗硅基底、 磷化铟(InP)基底、。

19、 砷化镓(GaAs)基底或者绝缘体上锗基底等。 此外， 所述半导体衬底100上可以被定义有源区。 为了简化， 此处仅以一空白来表示所述半导体衬 底100。 可选的， 所述半导体衬底100上形成有底部氧化层(图中示出)。 0050 如图3b所示， 接着执行步骤S20， 在所述半导体衬底100上形成第一氧化膜层210。 0051 具体的， 通过化学气相沉积(CVD)的方式在所述半导体衬底100上形成第一氧化膜 层210， 其中， 所述第一氧化膜层210的厚度可以大于等于所述第一氧化膜层210例 如是TEOS氧化膜层。 0052 请继续参阅图3b， 接着执行步骤S30， 执行第一次退火工艺， 也就是。

20、第一次退火工 艺退火处理了所述第一氧化膜层210。 具体的， 通过快速退火工艺处理所述第一氧化膜层 210， 可以使得所述第一氧化膜层210在后续的湿法刻蚀工艺中的刻蚀速率较小。 0053 在所述半导体衬底100上例如是还形成有垫底氧化层(图中未示出)， 所述垫底氧 化层位于所述半导体衬底100与所述场氧化膜层200之间。 所述垫底氧化层的材料例如是二 氧化硅， 其厚度例如是 0054 如图3c所示， 接着执行步骤S40， 在所述第一氧化膜层210上形成第二氧化膜层， 使 得第二氧化膜层与第一氧化膜层构成场氧化膜层200。 其中， 所述场氧化膜层200例如是 TEOS氧化膜层。 0055 在本。

21、步骤中， 所述第二氧化膜层220例如是通过化学气相沉积(CVD)的方式在所述 第一氧化膜层210上形成， 每个所述氧化膜层的厚度可以大于等于所述场氧化膜层 200的厚度可以在之间。 0056 所述第二氧化膜层220通过若干次化学气相沉积(CVD)的方式形成。 具体的， 当所 述第二氧化膜层220通过一次的化学气相沉积(CVD)的方式形成， 所述第二氧化膜层220的 厚度可以大于等于在CVD后直接进入步骤S50。 0057 当所述第二氧化膜层220通过两次以上的化学气相沉积(CVD)的方式形成， 此时， 所述第二氧化膜层220包括第一子氧化膜层至第n子氧化膜层， 其中， n2。 在本实施例中， 。

22、在所述第一氧化膜层210上形成所述第一子氧化膜层至第n子氧化膜层(步骤S40)后直接进 入步骤S50。 在一个实施例中， 在第一子氧化膜层至第n子氧化膜层中的部分子氧化膜层之 后还包括一退火工艺， 以对该子氧化膜层进行退火处理， 从而减缓该子氧化膜层在后续的 湿法刻蚀工艺中的刻蚀速率。 在另一个实施例中， 在形成第一子氧化膜层至第(n-1)子氧化 膜层中的每一个膜层之后， 均包括一退火工艺， 使得所述退火工艺的总次数小于n。 在后执 行退火工艺的子氧化膜层在后续湿法刻蚀工艺中的刻蚀速率要快于在前执行退火工艺的 子氧化膜层在后续湿法刻蚀工艺中的刻蚀速率， 且所有的子氧化膜层在后续湿法刻蚀工艺 中。

23、的刻蚀速率要快于所述第一氧化膜层210在后续湿法刻蚀工艺中的刻蚀速率， 以使得后 续刻蚀得到的氧化物场板的侧壁的夹角是可控的。 0058 如图3d-3f所示， 接着执行步骤S50， 湿法刻蚀所述场氧化膜层200， 以形成场氧化 膜层200 ， 从而形成LDMOS晶体管。 所述场氧化膜层200 例如是高温氧化物场板。 0059 本步骤具体包括以下步骤： 0060 如图3d所示， 步骤S51， 在所述场氧化膜层200上形成硬掩模层300和图形化的光刻 说明书 4/5 页 6 CN 111785640 A 6 胶层400。 具体的， 首先， 可利用化学气相沉积(CVD)的方式在所述场氧化膜层200上。

24、形成硬 掩模层300， 所述硬掩模层300的材料例如是氮氧化硅(SiON)， 所述硬掩模层300的厚度例如 是接着， 通过涂覆、 曝光、 显影等工艺图形化处理所述光刻胶层400， 以形 成图形化的光刻胶层400。 图形化的所述光刻胶层400在后续形成的场氧化膜层200 上方以 外的位置上形成开口， 并覆盖后续形成的场氧化膜层200 上方。 0061 如图3e所示， 步骤S52， 以图形化的所述光刻胶层400为掩模， 刻蚀所述硬掩模层 300， 以形成图形化的硬掩模层300。 具体为： 以图形化的所述光刻胶层400为掩模， 通过刻蚀 工艺刻蚀所述硬掩模层300， 以形成图形化的硬掩模层300。 。

25、此时， 图形化的硬掩模层300在 后续形成的场氧化膜层200 上方以外的位置上形成开口， 并覆盖后续形成的场氧化膜层 200 上方。 0062 步骤S53， 以图形化的所述光刻胶层400和图形化的所述硬掩模层300为掩模， 湿法 刻蚀所述场氧化膜层200， 以形成场氧化膜层200 ， 并依次清除所述光刻胶层400以及所述 硬掩模层300。 具体的， 首先， 以图形化的所述光刻胶层400和图形化的所述硬掩模层300为 掩模， 通过湿法刻蚀工艺， 对所述场氧化膜层200的各向同性刻蚀， 由于第一氧化膜层210经 过了退火处理， 使得其在该步骤中的刻蚀速率最慢， 使得形成的所述氧化物场板角度是可 控。

26、的， 即， 所述夹角 在25 75 之间(优选的， 所述夹角 为45 )， 该夹角使得后续在氧化物 场板上形成场板时没有出现多晶硅残留的问题， 同时还提高了击穿电压， 以及降低了特征 导通电阻， 从而提高了半导体器件的电气性能。 0063 如图3f所示， 步骤S54， 清除所述硬掩模层300， 以得到场氧化膜层200 。 具体的， 依 次清除所述光刻胶层400以及所述硬掩模层300。 0064 本实施例还提供了一种场氧化膜层200 ， 由上述形成方法制备而成。 0065 综上可知， 本发明提供的一种调整LDMOS晶体管中氧化物场板角度的方法， 所述方 法包括以下步骤： 提供一半导体衬底； 在所。

27、述半导体衬底上形成第一氧化膜层； 执行第一次 退火工艺； 在所述第一氧化膜层上形成第二氧化膜层， 使得第二氧化膜层与第一氧化膜层 构成场氧化膜层； 以及湿法刻蚀所述场氧化膜层， 以形成氧化物场板， 从而形成LDMOS晶体 管。 本发明首先形成第一氧化膜层， 并对所述第一氧化膜层进行第一次退火工艺， 接着在形 成第二氧化膜层， 使得湿法刻蚀时的氧化物场板角度是可控的， 即， 所述夹角 在25 75 之间(优选的， 所述夹角 为45 )， 该夹角使得后续在氧化物场板上形成场板时没有出现多 晶硅残留的问题， 同时还提高了击穿电压， 减低了特征导通电阻， 从而提高了半导体器件的 电气性能。 0066 。

28、此外， 需要说明的是， 除非特别说明或者指出， 否则说明书中的术语 “第一” 、“第 二” 的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、 元素、 步骤等， 而不是用于表示各个组件、 元 素、 步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。 可以理解的是， 虽然本发明已以较佳实施例披露 如上， 然而上述实施例并非用以限定本发明。 对于任何熟悉本领域的技术人员而言， 在不脱 离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多 可能的变动和修饰， 或修改为等同变化的等效实施例。 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的 内容， 依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、 等同变化及修饰， 均仍属 于本发明技术方案保护的范围内。 说明书 5/5 页 7 CN 111785640 A 7 图1a 图1b 说明书附图 1/4 页 8 CN 111785640 A 8 图2 图3a 图3b 说明书附图 2/4 页 9 CN 111785640 A 9 图3c 图3d 图3e 说明书附图 3/4 页 10 CN 111785640 A 10 图3f 说明书附图 4/4 页 11 CN 111785640 A 11 。