專利名稱：高壓半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，且尤其涉及一種高壓半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
一般地說，需要高壓的高壓半導(dǎo)體器件的制造工藝用于各種技術(shù)，例如 液晶顯示器(LCD)、驅(qū)動(dòng)集成電路、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、功率集 成電路，等等。
高壓半導(dǎo)體器件的制造工藝可采用以片上系統(tǒng)(system on chip, SOC)的 形式來集成高壓器件、中壓器件、及低壓器件的方法。
通過高壓半導(dǎo)體器件的制造工藝制造的高壓器件應(yīng)具有高壓運(yùn)行特性， 即高擊穿電壓特性。因此，長時(shí)間地執(zhí)行高溫?cái)U(kuò)散工藝以形成高壓器件的阱。 同樣，為了形成上述的阱，需要光對(duì)準(zhǔn)鍵(photo alignment key)。同樣，為 了形成該光對(duì)準(zhǔn)鍵，要執(zhí)行零位工藝(zero process)。
該零位工藝是純粹地形成該光對(duì)準(zhǔn)鍵的工藝，在取得實(shí)際器件時(shí)不具有 方向關(guān)系。
詳細(xì)地，以下將結(jié)合圖1A至圖1D說明現(xiàn)有技術(shù)中的用于制造高壓半導(dǎo) 體器件的常規(guī)工藝。
圖1A至圖1D是用于解釋根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用于SOC集成電路的半導(dǎo)體器 件的制造方法的剖面圖。
首先，如圖1A所示，在半導(dǎo)體襯底IO上形成氧化物膜11，將該襯底定 義成用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的鍵區(qū)(Key)、用于形成低壓器件(或中壓器件)的 低壓區(qū)(LV)、及用于形成高壓器件的高壓區(qū)(HV)。
下一步，執(zhí)行第一掩模工藝以形成第一光致抗蝕劑圖案12，使得在該氧 化物膜11上，處于該鍵區(qū)中的一部分半導(dǎo)體襯底10是暴露的。
下一步，利用第一光致抗蝕劑圖案12作為掩模，通過執(zhí)行蝕刻工藝13，
在該鍵區(qū)暴露出的半導(dǎo)體襯底10中形成溝槽14。這時(shí)，該溝槽14作為半導(dǎo) 體襯底10與掩模設(shè)備之間的對(duì)準(zhǔn)鍵。
下一步，如圖1B所示，在除去第一光致抗蝕劑圖案12之后，通過第二 掩模工藝，在包括溝槽14的氧化物膜11上形成第二光致抗蝕劑圖案15。這 時(shí)，第二光致抗蝕劑圖案15是在對(duì)準(zhǔn)鍵基礎(chǔ)上形成為具有這樣一種結(jié)構(gòu)用 于形成高壓PMOS晶體管的高壓PMOS區(qū)(HPM)是打開的。
下一步，利用第二光致抗蝕劑圖案15作為掩模，通過執(zhí)行離子注入工藝 16，用N型雜質(zhì)摻雜該高壓PMOS區(qū)(HPM)中的半導(dǎo)體襯底IO。
下一步，如圖1C所示，在除去第二光致抗蝕劑圖案15之后，通過第三 掩模工藝，在包括溝槽14的氧化物膜11上形成第三光致抗蝕劑圖案17。這 時(shí)，第三光致抗蝕劑圖案17是在對(duì)準(zhǔn)鍵基礎(chǔ)上形成為具有這樣一種結(jié)構(gòu)用 于形成高壓NMOS晶體管的高壓NMOS區(qū)(HNM)是打開的。
下一步，利用第三光致抗蝕劑圖案17作為掩模，執(zhí)行離子注入工藝18。 因此，該高壓NMOS區(qū)(HNM)中的半導(dǎo)體襯底IO是用P型雜質(zhì)摻雜的。
下一步，如圖1D所示，在除去第三光致抗蝕劑圖案17之后，通過長時(shí) 間執(zhí)行高溫?zé)釘U(kuò)散工藝，將所摻雜的N型雜質(zhì)和P型雜質(zhì)擴(kuò)散。所以，該高 壓PMOS區(qū)(HPM)中的半導(dǎo)體襯底IO和該高壓NMOS區(qū)(HNM)中的 半導(dǎo)體襯底10形成有N阱19a和P阱1%。這時(shí)，借助執(zhí)行熱擴(kuò)散工藝時(shí)所 應(yīng)用的熱，可在包括溝槽14的半導(dǎo)體襯底10的表面上形成熱氧化物膜20。
下一步，通過執(zhí)行淺溝槽隔離(STI)工藝，形成用于隔離鍵區(qū)(Key)、 高壓區(qū)(HV)、和低壓區(qū)(LV)的多個(gè)器件隔離層。
下一步，在該高壓區(qū)(HV)中的半導(dǎo)體襯底IO上形成高壓NMOS晶體 管和高壓PMOS晶體管。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在低壓區(qū)(LV)中的半導(dǎo)體襯底 10上形成該低壓NMOS晶體管和低壓PMOS晶體管。
換句話說，如從圖1A至1D可了解到的，現(xiàn)有技術(shù)形成需用于在高壓器 件中形成阱的光對(duì)準(zhǔn)鍵。并且，執(zhí)行零位工藝以形成該光對(duì)準(zhǔn)鍵。
因此，半導(dǎo)體器件的制造工藝復(fù)雜，并且制造成本比希望的要高。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明所公開的方法在制造上述器件時(shí)無需執(zhí)行用于形成光對(duì)準(zhǔn)鍵的零 位工藝，因而可簡化工藝并提高可靠性。
尤其是，本發(fā)明提供一種高壓半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法由各個(gè)步
驟構(gòu)成，包括形成半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底被定義成形成有對(duì)準(zhǔn)鍵的鍵區(qū)、 形成有低壓器件的低壓區(qū)、以及形成有高壓器件的高壓區(qū)。進(jìn)一步地說，該 制造方法包括以下步驟在該半導(dǎo)體襯底上形成氧化物膜，并在該氧化物膜 上形成絕緣膜。在除去該絕緣膜之后，可在該半導(dǎo)體襯底中定義出的每個(gè)區(qū) 內(nèi)形成多個(gè)淺溝槽隔離。更進(jìn)一步地說，可在包括上述多個(gè)淺溝槽隔離的該 半導(dǎo)體襯底上形成氮化物層，然后可通過將雜質(zhì)離子注入該高壓區(qū)，順序形 成多個(gè)阱和漂移區(qū)。最后，通過將雜質(zhì)離子注入該低壓區(qū)，順序形成多個(gè)阱 和漂移區(qū)。
該絕緣膜可用高溫低壓電介質(zhì)和氮化硅基材料(silicon nitride-based material)其中任一種制成。
上述多個(gè)淺溝槽隔離的內(nèi)部可形成有內(nèi)部氧化物膜，該內(nèi)部氧化物膜形 成為連接到該氧化物膜。在此，形成該內(nèi)部氧化物膜，然后用氧化物填充和 掩埋上述多個(gè)淺溝槽隔離。
該氮化物層可用原子層沉積(ALD)法形成。
在高壓區(qū)中形成該多個(gè)阱和漂移區(qū)的步驟可包括通過離子注入工藝和 高溫退火工藝在該高壓區(qū)中形成N阱和P阱。在將雜質(zhì)離子注入該高壓區(qū)中 的襯底內(nèi)之后，可執(zhí)行推進(jìn)(drive-in)工藝將襯底在110(TC退火數(shù)小時(shí)。
該高壓區(qū)可形成有N阱和P阱，該P(yáng)阱形成有低濃度N漂移區(qū)并且該 N阱形成有低濃度P漂移區(qū)。
在該低壓區(qū)中形成多個(gè)阱和漂移區(qū)的步驟可包括通過離子注入在該低 壓區(qū)中形成N阱和P阱。在將雜質(zhì)離子注入該低壓區(qū)中的襯底內(nèi)之后，執(zhí)行 推進(jìn)工藝將襯底在IIOO'C退火數(shù)小時(shí)。
該低壓區(qū)可形成有N阱和P阱，該P(yáng)阱形成有低濃度N漂移區(qū)并且該N 阱形成有低濃度P漂移區(qū)。


本說明書包含附圖用以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且附圖結(jié)合在本說 明書中并構(gòu)成本申請文件的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例并與文字說 明一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中
圖1A至圖ID是用于解釋根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于SOC集成電路的半導(dǎo)體 器件的制造方法的剖面圖。
圖2A至圖2D是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體器件的制造方法的 剖面圖。
圖3是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的用來解釋高壓半導(dǎo)體器件的性能的圖表。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將結(jié)合

實(shí)施例。
將省略本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的以及與本申請不直接相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容的描述。
圖2A至圖2D是根據(jù)與本發(fā)明一致的實(shí)施例的高壓半導(dǎo)體器件的制造方 法的剖面圖。
首先，如圖2A所示，形成半導(dǎo)體襯底100，將半導(dǎo)體襯底100定義成 用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的鍵區(qū)、用于形成低壓器件的低壓區(qū)、以及用于形成高壓器 件的高壓區(qū)。
下一步，通過執(zhí)行熱氧化工藝，在該半導(dǎo)體襯底100上形成執(zhí)行緩沖功 能的第一氧化物膜110。
下一步，在第一氧化物膜110上形成絕緣膜120，此時(shí)，可由高溫低壓 電介質(zhì)(HLD)膜或氮化硅基材料來形成絕緣膜120。
下一步，如圖2B所示，在絕緣膜120上形成光致抗蝕劑圖案130。在此， 可利用光掩模，通過涂覆光致抗蝕劑(未示出)并且執(zhí)行曝光和顯影工藝， 來形成光致抗蝕劑圖案130。
如圖2C所示，光致抗蝕劑圖案130形成為具有這樣一種結(jié)構(gòu)鍵區(qū)、 低壓區(qū)和高壓區(qū)其中的某個(gè)區(qū)，也就是要形成淺溝槽隔離(STI) 142的那個(gè) 區(qū)是打開的。
下一步，利用該光致抗蝕劑圖案130作為掩模執(zhí)行蝕刻工藝。由此形成
蝕刻到絕緣膜120的多個(gè)溝槽140、第一氧化物膜110、和半導(dǎo)體襯底100。
下一步，通過執(zhí)行剝離(strip)工藝，除去該光致抗蝕劑圖案130和該 絕緣膜120。之后，在多個(gè)溝槽140各自的內(nèi)部形成襯墊氧化物膜141。襯墊 氧化物膜141形成為連接到之前形成的第一氧化物膜110。
在形成襯墊氧化物膜141之后，為了掩埋該溝槽140，通過填充例如Si02 等氧化物來掩埋溝槽140。然后，如圖2C所示，在鍵區(qū)、低壓區(qū)、和高壓區(qū) 中就形成了多個(gè)STI142。
下一步，如圖2D所示，用原子層沉積(ALD)法在多個(gè)STI 142和氧 化物膜110上形成氮化物層160。
ALD方法是一種利用化學(xué)吸附現(xiàn)象將分子吸附到表面然后將它們?nèi)〈?的方法，其中ALD方法交替地執(zhí)行吸附和取代。利用ALD法能夠以均勻的 晶格排列形成沉積，并且可形成盡可能薄的氮化物層160。
同樣，ALD法可以在比MOCVD更低的溫度(50(TC或以下)下形成 良好的膜，因此其適于片上系統(tǒng)(SOC)工藝。
在本發(fā)明公開的方法中，采用ALD法形成氮化物層160的原因是為了 減小施加到STI 142的應(yīng)力，其中應(yīng)力是當(dāng)形成STI 142并執(zhí)行阱形成工藝時(shí)， 由于高溫和形成阱所需要的長處理時(shí)間而產(chǎn)生的。
同樣，為了解決Si坑的問題，以及當(dāng)執(zhí)行阱形成工藝時(shí)導(dǎo)致的類似問題， 一般將02排出。此時(shí)，該02將STI 142的表面氧化，使得應(yīng)力增加。如在 此所公開的那樣，通過形成氮化物層160然后形成阱或漂移區(qū)即可解決這個(gè) 問題。結(jié)果，憑借氮化物層160， STI 142的表面未被氧化，因此施加到STI 142的應(yīng)力減小。
下一步，如圖2D所示，執(zhí)行離子注入工藝，其采用多個(gè)光致抗蝕劑圖 案(未示出)作為掩模，將雜質(zhì)離子注入到高壓區(qū)中的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)。 并通過執(zhí)行高溫退火工藝，在高壓區(qū)中形成N阱151和P阱152。
下一步，執(zhí)行推進(jìn)工藝，將雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體襯底100內(nèi)并且將半 導(dǎo)體襯底100在110(TC退火數(shù)小時(shí)。由此在該高壓區(qū)的P阱152中形成低濃 度N漂移區(qū)，且在該高壓區(qū)的N阱151中形成低濃度P漂移區(qū)。
在該高壓區(qū)中形成漂移區(qū)之后，采用多個(gè)光致抗蝕劑圖案(未示出)作
為掩模，通過將雜質(zhì)離子注入到低壓區(qū)形成N阱153和P阱154。并執(zhí)行將
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在該低壓區(qū)的P阱154中形成低濃度N漂移區(qū)并在N阱153中形成低濃 度P漂移區(qū)。 '
下一步，形成多個(gè)柵極以形成高壓器件和低壓器件。換句話說，在低壓 區(qū)中的半導(dǎo)體襯底110上形成低壓NMOS晶體管和低壓PMOS晶體管，并 在高壓區(qū)中的半導(dǎo)體襯底110上形成高壓NMOS晶體管和高壓PMOS晶體 管。
因此，與Locos隔離不同，在阱形成工藝和推進(jìn)工藝中，STI具有棱角 分明的角部。并且，對(duì)于阱形成工藝所產(chǎn)生的應(yīng)力來說，上述角部是脆弱的。 因此，為了減小在阱形成工藝中產(chǎn)生的施加到STI的應(yīng)力，本發(fā)明公開的方 法是，通過在形成阱之前形成氮化物層160，來形成具有半導(dǎo)體襯底Si/STI 的氧化物/氮化物層160的結(jié)構(gòu)。
這可以從沒有形成圖3中以"A"表示的氮化物層160的情況以及形成 了圖3中以"B"表示的所公開方法的氮化物層160的情況中了解到。
換句話說，為了形成半導(dǎo)體襯底(Si) /STI的氧化物/氮化物層160的結(jié) 構(gòu)，在形成阱之前形成了氮化物層160，因此補(bǔ)償了具有不同熱膨脹系數(shù)的 材料之間的壓縮-拉伸應(yīng)力，使得減小施加到半導(dǎo)體襯底上的應(yīng)力成為可能。
盡管高壓器件的阱一般是通過執(zhí)行零位工藝和執(zhí)行三次掩模工藝形成 的，但本發(fā)明公開的方法卻無需執(zhí)行零位工藝而能減小應(yīng)力。因此能夠形成
具有高度可靠性的高壓器件。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化， 而不偏離與由所附權(quán)利要求定義的與本發(fā)明一致的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種高壓半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟形成半導(dǎo)體襯底，將所述襯底定義成用于對(duì)準(zhǔn)鍵的鍵區(qū)、用于低壓器件的低壓區(qū)、以及用于高壓器件的高壓區(qū)；在所述襯底上形成氧化物膜；在所述氧化物膜上形成絕緣膜；在除去所述絕緣膜之后，在所述襯底的上述區(qū)中形成多個(gè)淺溝槽隔離；在所述襯底上和所述多個(gè)淺溝槽隔離上形成氮化物層；通過將雜質(zhì)離子注入所述高壓區(qū)，順序形成多個(gè)阱和多個(gè)漂移區(qū)；以及通過將雜質(zhì)離子注入所述低壓區(qū)，順序形成多個(gè)阱和多個(gè)漂移區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述絕緣膜是以高溫低壓電介質(zhì)材 料和氮化硅基材料其中任一種制成的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)淺溝槽隔離的內(nèi)部形成有 襯墊氧化物膜，所述襯墊氧化物膜連接到所述氧化物膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中形成所述襯墊氧化物膜，然后用氧 化物填充和掩埋所述多個(gè)淺溝槽隔離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氮化物層是用原子層沉積法形 成的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述高壓區(qū)中形成所述多個(gè)阱 和漂移區(qū)的步驟包括通過離子注入工藝和高溫退火工藝在所述高壓區(qū)中形成N阱和P阱；及在將雜質(zhì)離子注入所述高壓區(qū)中的所述襯底內(nèi)之后，執(zhí)行推進(jìn)工藝將所 述襯底在IIOO'C退火至少1小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高壓區(qū)形成有N阱和P阱， 所述P阱形成有低濃度N漂移區(qū)并且所述N阱形成有低濃度P漂移區(qū)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述低壓區(qū)中形成所述多個(gè)阱 和漂移區(qū)的步驟包括通過離子注入在所述低壓區(qū)中形成N阱和P阱；及 在將雜質(zhì)離子注入所述低壓區(qū)中的所述襯底內(nèi)之后，執(zhí)行推進(jìn)工藝將所 述襯底在110(TC退火至少1小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述低壓區(qū)形成有N阱和P阱， 所述P阱形成有低濃度N漂移區(qū)并且所述N阱形成有低濃度P漂移區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件，更具體地說，一種高壓半導(dǎo)體器件的制造方法。所述方法包括形成半導(dǎo)體襯底，其具有用于對(duì)準(zhǔn)鍵的鍵區(qū)、用于低壓器件的低壓區(qū)、以及用于高壓器件的高壓區(qū)；在所述襯底上形成氧化物膜；在所述氧化物膜上形成絕緣膜。所述方法包括，在除去所述絕緣膜之后，在所述襯底的各區(qū)中形成多個(gè)淺溝槽隔離；在所述襯底和STI上形成氮化物層；通過將雜質(zhì)離子注入所述高壓區(qū)順序形成多個(gè)阱和漂移區(qū)；并且通過將雜質(zhì)離子注入所述低壓區(qū)順序形成多個(gè)阱和漂移區(qū)。由此即可簡化片上系統(tǒng)的工藝。本發(fā)明能夠簡化高壓半導(dǎo)體器件的制造工藝，提供具有高度可靠性的高壓器件。
文檔編號(hào)H01L21/822GK101170078SQ20071018142
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者崔容建 申請人:東部高科股份有限公司