[发明专利]终端环的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子芯片制造领域中的高压器件终端保护结构的制造方法。

背景技术

对于高压元件，由于通常需要承受很高的反向截止电压，因此无论垂直还是水平方向，其电场分布都必须降低且平滑化，避免局部电场过强形成击穿。对于器件的垂直方向，通常使用很厚的均匀轻掺杂低缺陷的外延层来实现，而水平方向通常使用终端环结构来实现。

终端环是一组p/n交替排布的pn结，通过单个pn结的反向截止电压来分担总的电压，因此总耐压即为各pn结击穿电压的总合。

场板结构是一种有效降低pn结表面电场，提高pn结击穿的手段。采用金属场板的终端环是常用的终端环的结构。但是这种结构其终端截止处的电场强度非常依赖于场板的长度，因此通常需要很长的场板长度，面积很大；同时靠近pn结处由于掺杂区域的曲率半径存在，会引起表面电场增强，因此需要一个很长且很薄的场氧结构，其工艺制造难度很大，通常使用多种方式产生多层膜结构的场氧，利用不同刻蚀速度产生阶梯形。

电阻型场板则利用高阻材料取代金属，使场板两端存在电压降，可以很好的抑制终端截止处的电场强度，因此可以大幅度缩小场板的面积。但是其总电场强度较大，因此电阻型场板的耐压能力较金属型弱。

将两种终端环结构合一可以很好的解决耐压和面积的矛盾，但通常的工艺需要在金属场板形成后，刻蚀金属层然后沉积高阻多晶硅，因为此时金属已经形成，所以需要专门的清洗，炉管，注入等设备来产生这层多晶硅，以避免产生金属离子污染，而这些设备无法与通常设备兼容，需要额外购置，且用途单一，利用率很低，因此实际的设备投入和运营成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种，它可以缩小终端环的面积，提高终端环的性能，同时使高阻多晶硅产生在金属形成之前，避免了金属离子污染，从而使之兼容现有的工厂设备，从而降低工艺、设备成本及工厂运营成本。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种终端环的制造方法；包括以下步骤：步骤1、沉积场氧与高阻多晶硅；步骤2、场氧层光刻，刻蚀多晶硅至氧化层，然后切换刻蚀工艺，以多晶硅为硬掩模层部分刻蚀场氧；步骤3、各向同性刻蚀场氧至硅基板；步骤4、沉积金属；步骤5、刻蚀金属，去掉高阻多晶硅表面的金属。

本发明的有益效果在于：缩小终端环的面积，同时提高终端环的性能，降低工艺成本和工厂运营成本。

在所述步骤1中在位掺杂调整注入。

在所述步骤1之后使用无光罩的多晶硅电阻调整注入；

所述步骤2中，其部分刻蚀量为场氧总厚度的1/4～3/4。

所述步骤3中，其各向同性刻蚀产生的横向刻蚀宽度A需小于步骤6中刻蚀后残留在高阻多晶硅上的宽度B。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本专利的终端环结构的示意图；

图2是不同场板结构的电场分布的示意图；

图3a-图3e是本专利的制造方法的示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明利用高阻多晶硅作为场氧的刻蚀阻挡层在金属形成以前就产生电阻型场板，同时利用湿法刻蚀形成阶梯形的场氧及金属场板占位，从而低成本的实现集成金属场板与电阻场板，缩小了终端环的面积，同时提高了终端环的性能，降低工艺成本和工厂运营成本。

同时由于采用了金属场板+电阻场板的模式，因此对于金属场板在pn结处的场氧厚度控制没有单一金属场板要求那么高，场氧可以一次形成，其工艺成本较低。

本专利以p+/n型pn结为终端截止二极管，耐压不超过1200V为例，终端可以采用5～20个p+/n结构构成终端环。

1)如图3a所示，沉积场氧与高阻多晶硅，其场氧厚度为0.2～2微米，多晶硅厚度0.1～1微米，掺杂类型不限，体浓度1e¹⁴～1e²²atom/cm³，可以在位掺杂，也可以通过一次无光罩的多晶硅电阻调整注入产生。

2)如图3b所示，场氧层光刻，产生多晶硅电阻区图形，各向异性刻蚀多晶硅至氧化层，可以用干法刻蚀，氧化层对多晶硅具有选择比。然后切换刻蚀工艺，依然采用各向同性刻蚀，可以为干法刻蚀，多晶硅对氧化层有选择比，以多晶硅为硬掩模层部分刻蚀场氧，刻蚀深度以场氧总厚度的1/2为佳，可以为1/4～3/4。

3)如图3c所示，各向同性刻蚀场氧至硅基板，此时可以选取HF为主体药液进行湿法刻蚀，控制其过刻蚀量，使横向＜场氧厚度，此实施例中，为0.2～0.4微米为佳。