一種高壓BCD器件的制備方法技術

一種高壓ＢＣＤ器件的制備方法，屬于半導體制造技術領域。包括以下步驟：生長外延；制備Ｎｗｅｌｌ；制備Ｐｗｅｌｌ；制備Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］；高溫推結；制備Ｐｂａｓｅ；制備Ｐｂｏｄｙ；制備Ｐｗｅｌｌ２制備Ｐｃｈｓｔｏｐ；制備Ｎｃｈｓｔｏｐ；高溫推結；制備場氧；制備柵及場板；制備ＰＳＤ；制備ＮＳＤ；制備歐姆孔；制備薄膜電阻；形成金屬層；制備鈍化層；制備ＰＡＤ。通過本發明專利技術可在同一芯片上制作高壓ＤＭＯＳ、高壓采樣、低壓ＢＪＴ、低壓ＣＭＯＳ、Ｎ型和Ｐ型兩種電容、阱電阻以及精確薄膜電阻等器件。可制作更高耐壓的ＤＭＯＳ器件和采樣器件，可制作性能較好的雙極器件，可提供包括精確修調電阻在內的兩種電阻以及兩種類型的電容，電路設計者可以根據需要進行靈活選擇。本發明專利技術還具有普適性和不同ＩＣ生產線可移植性好，高低壓器件兼容性好，成本相對較低等優點。

【技術實現步驟摘要】

一種高壓BCD (BJT/CMOS/DMOS)器件的制備方法，屬于半導體
中的半導體 制造技術。本
中高壓器件指耐壓達600V以上的功率器件。
技術介紹
專業術語說明Nwell:慘N型雜質的阱；Pwell:摻P型雜質的阱；Deep-N+:摻N型雜質的深注入區； Pbase: P型摻雜區I; Pbody: P型摻雜區II; Pwell2: P型摻雜區III; Nchstop: N型溝道截止環區；Pchstop: P型溝道截止環區；Active:有源區；Poly:多晶硅區；NSD: N型重摻雜區；PSD: P型重摻雜區；Omicont:歐姆孔區；TiW/SiCr:薄膜電阻區；Metal:金屬區；Pad:壓焊點區。BCD工藝是一種能夠在同一芯片上制作BJT、 CMOS和DMOS器件的單片集成工藝技術， 1986年由意法半導體(ST)公司率先研制成功。BCD工藝把BJT、 CMOS和DMOS器件同時制 作在同一芯片上， 一方面它綜合了雙極器件高跨導、強負載驅動能力和CMOS集成度高、低 功耗的優點，使其互相取長補短，發揮各自的優點；另一方面它集成了DMOS功率器件，DMOS 可以在開關模式下工作，功耗極低，在不需要昂貴的封裝和冷卻系統的情況下，就可以將功 率傳遞給負載。整合過后的BCD工藝流程，可大幅降低功率耗損，提高系統性能，大大減小 系統體積，并具有更好的可靠性。由于BCD工藝中器件種類多，必須做到高壓器件和低壓器件的兼容；雙極工藝和CMOS 工藝的相兼容，尤其是要選擇合適的隔離技術；為控制制造成本，必須考慮光刻版的兼容性。 考慮到器件各區的特殊要求，為減少工藝制造用的光刻版，應盡量使同種摻雜能兼容進行。 因此，需要精確的工藝模擬和巧妙的工藝設計，有時必須在性能與集成兼容性上作折中選擇。 功率輸出級DMOS管是此類電路的核心，往往占據整個芯片面積的1/2 2/3，它是整個集成 電路的關鍵。DMOS與CMOS器件結構類似，也有源、漏、柵等電極，但是漏端擊穿電壓高， 需要加入提高器件耐壓的工藝來使DMOS耐壓滿足要求。目前，國內并沒有高壓BCD工藝的的專利。國外有少量相關專利，其中"METHOD OF MAKING HIGH-VOLTAGE BIPOLAR/CMOS/DMOS(BCD) DEVICES "(專利號為 US7341905B2)是一項基于P型稱底，可制作BJT、 CMOS禾B DMOS器件的集成電路工藝專 利。該專利中首先形成NWELL，刻蝕有源區，形成P-Field區；然后制作柵氧，P型雜質注入，調節閾值電壓；多晶硅柵淀積；形成Pbase區、N漂移區以及以P-top區；進行P+和N+ 注入，最后刻蝕接觸孔，淀積金屬，形成鈍化層。該工藝可制作高壓DMOS、N-JFET和L-IGBT 以及低壓CMOS和BJT。此工藝方法僅可制作耐壓為600V的高壓器件，在某些高壓應用場 合會受到限制；該工藝不能制作精確的電阻，給電路設計帶來不便。
技術實現思路
本專利技術提供一種可在同一硅片上集成高壓DMOS、高壓采樣、低壓BJT、低壓CMOS、 N型和P型兩種電容、阱電阻以及精確薄膜電阻等器件的工藝方法。該工藝有以下優點可 集成高耐壓的DMOS和采樣器件、可制作精確的薄膜電阻、高低壓器件兼容性好，普適性和 不同IC生產線可移植性好，成本相對較低等。本專利技術首先在P型襯底1::::制作N:BL埋層，生長P型外延。進行Nwell注入、Pwdl注入 以及Deep-N+注入；然后進行Pbase注入、Pwel12注入、:Pbody注入以及Nchstop和:Pchstop 注入；刻蝕有源區，生長多晶硅柵；進行N+和P+注入；歐姆孔刻蝕；TiW/Si&濺射、刻蝕； 最后通過金厲濺射、刻蝕，形成金屬連線，淀積鈍化層，刻蝕PAD。本專利技術可制作更高耐壓的DMOS器件和采樣器件，可制作性能較好的雙極器件，i'r捉供包括精確修調電阻在內的兩種電阻以及兩種類型的電容，電路設計者可以根樸;^嬰進行乂活選扦。本專利技術還:JI有普適性 和不同IC生產線可移植性好，高低壓器件兼容性好，成本相對較低等優點。本專利技術技術方案如下一種高壓BCD器件的制備方法，如圖l所示，包括以下的工藝步驟步驟l:生長外延。采用P型硅襯底，在Bipolar區和阱電阻區釆用As光刻版進行光刻， 砷注入，并高溫推結形成NBL埋層，最后生長P型外延。步驟2:制備Nwell。在高壓DMOS區、采樣器件區、PMOS區、Bipolar區、N阱電容 區和阱電阻區采用Nwell光刻版進行光刻，磷注入，形成Nwell。步驟3:制備Pwell。在NMOS區和P阱電容區采用Pwell光刻版進行光刻，硼注入，形 成Pwell。步驟4:制備Deep-N+。在Bipolar集電極區采用Deep-N+光刻版進行光刻，Deep-N+磷注 入，形成Deep-N+。步驟5:高溫推結。對Nwell、Pwe11以及Deep-N+同時進行高溫推結，保證Nwell和Deep-N+ 與NBL交疊。步驟6:制備Pbase。在Bipolar基極區以及阱電阻區采用Pbase光刻版進行光刻，硼注 入，然后進行高溫推結形成Pbase。步驟7:制備Pbody。在高壓DMOS部分區采用Pbody光刻版進行光刻，硼注入，形成Pbody。步驟8:制備Pwdl2。在高壓DMOS和采樣器件部分區域采用Pwel12光刻版進行光刻， 硼注入，形成Pwel12。步驟9:制備Pchstop。在NMOS周圍、高壓DMOS和采樣器件周圍、Bipolar周圍和N 阱電容區采用Nchstop光刻版進行光刻，硼注入，形成Nchstop。步驟10:制備Nchstop。在PMOS周圍和P阱電容區采用Pchstop光刻版進行光刻，磷 注入，形成Pchstop區。步驟ll:高溫推結。對Pbody、 Pwell2和溝道截止環區同時進行高溫推結。步驟12:制備場氧。整個硅片進行LPCVD氮化硅淀積，在需要制作器件的區域采用Active光刻版進行有源區刻蝕，高壓氧化形成場氧。步驟13:制備柵及場板。在有源區生長柵氧，多晶硅淀積、摻雜，并采用Poly光刻版進行刻蝕形成MOS管的柵和高壓終端場板。步驟14:制備PSD。在PMOS的源漏、電阻的引出端、Bipolar的基區、高壓DMOS和采樣器件的稱底接觸區、P阱電容的稱底接觸區以及N阱電容的引出端采用PSD光刻版進行光刻，并進行P+硼注入，形成PSD。步驟15:制備NSD。在高壓DMOS和采樣器件的源漏、NMOS的源漏、Bipolar的集電極和發射極、PMOS的稱底接觸區、電阻和N阱電容的稱底接觸區以及P阱電容的引出端采用NSD光刻版進行光刻，并進行N+磷注入，制備NSD。步驟16:制備歐姆孔。在芯片需要接引線的區域采用Omicont光刻版進行歐姆孔刻蝕。 步驟17:制備薄膜電阻。在需要精確電阻的區域進行TiW/SiCr濺射，并采用TiW/SiCr光刻版進行刻蝕形成精確的薄膜電阻。步驟18:形成金屬層。金屬濺射，采用Metal光刻版刻蝕，形成金屬引線。步驟19:制備鈍化層。二氧化硅和氮化硅淀積、刻蝕形成鈍化層。步驟20:制備PAD。采用Pad光刻版在芯片上用來接外圍電路的位置刻蝕PAD。本專利技術共采用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高壓ＢＣＤ器件的制備方法，包括以下的工藝步驟：　步驟１：生長外延；采用Ｐ型硅襯底，在Ｂｉｐｏｌａｒ區和阱電阻區采用Ａｓ光刻版進行光刻，砷注入，并高溫推結形成ＮＢＬ埋層，最后生長Ｐ型外延；　步驟２：制備Ｎｗｅｌｌ；在高壓ＤＭＯＳ區、采樣器件區、ＰＭＯＳ區、Ｂｉｐｏｌａｒ區、Ｎ阱電容區和阱電阻區采用Ｎｗｅｌｌ光刻版進行光刻，磷注入，形成Ｎｗｅｌｌ；　步驟３：制備Ｐｗｅｌｌ；在ＮＭＯＳ區和Ｐ阱電容區采用Ｐｗｅｌｌ光刻版進行光刻，硼注入，形成Ｐｗｅｌｌ；　步驟４：制備Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］；在Ｂｉｐｏｌａｒ集電極區采用Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］光刻版進行光刻，Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］磷注入，形成Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］；　步驟５：高溫推結；對Ｎｗｅｌｌ、Ｐｗｅｌｌ以及Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］同時進行高溫推結，保證Ｎｗｅｌｌ和Ｄｅｅｐ－Ｎ↑［＋］與ＮＢＬ交疊；　步驟６：制備Ｐｂａｓｅ；在Ｂｉｐｏｌａｒ基極區以及阱電阻區采用Ｐｂａｓｅ光刻版進行光刻，硼注入，然后進行高溫推結形成Ｐｂａｓｅ；　步驟７：制備Ｐｂｏｄｙ；在高壓ＤＭＯＳ部分區采用Ｐｂｏｄｙ光刻版進行光刻，硼注入，形成Ｐｂｏｄｙ；　步驟８：制備Ｐｗｅｌｌ２；在高壓ＤＭＯＳ和采樣器件部分區域采用Ｐｗｅｌｌ２光刻版進行光刻，硼注入，形成Ｐｗｅｌｌ２；　步驟９：制備Ｐｃｈｓｔｏｐ；在ＮＭＯＳ周圍、高壓ＤＭＯＳ和采樣器件周圍、Ｂｉｐｏｌａｒ周圍和Ｎ阱電容區采用Ｎｃｈｓｔｏｐ光刻版進行光刻，硼注入，形成Ｎｃｈｓｔｏｐ；　步驟１０：制備Ｎｃｈｓｔｏｐ；在ＰＭＯＳ周圍和Ｐ阱電容區采用Ｐｃｈｓｔｏｐ光刻版進行光刻，磷注入，形成Ｐｃｈｓｔｏｐ區；　步驟１１：高溫推結；對Ｐｂｏｄｙ、Ｐｗｅｌｌ２和溝道截止環區同時進行高溫推結；　步驟１２：制備場氧；整個硅片進行ＬＰＣＶＤ氮化硅淀積，在需要制作器件的區域采用Ａｃｔｉｖｅ光刻版進行有源區刻蝕，高壓氧化形成場氧；　步驟１３：制備柵及場板；在有源區生長柵氧，多晶硅淀積、摻雜，并采用Ｐｏｌｙ光刻版進行刻蝕形成ＭＯＳ管的柵和高壓終端場板；　步驟１４：制備ＰＳＤ；在ＰＭＯＳ的源漏、電阻的引出端、Ｂｉｐｏｌａｒ的基區、高壓ＤＭＯＳ和采樣器件的稱底接觸區、Ｐ阱電容的稱底接觸區以及Ｎ阱電容的引出端采用ＰＳＤ光刻版進行光刻，并進行Ｐ＋硼注入，形成ＰＳＤ；　步驟１５：制備ＮＳＤ；在高壓ＤＭＯＳ和采樣器件的源漏、ＮＭＯＳ的源漏、Ｂｉｐｏｌａｒ的集電極和發射極、ＰＭＯＳ的稱底接觸...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李澤宏，王宇，張波，李肇基，任良彥，吳海舟，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：90[]