本發(fā)明涉及的是一種射頻ldmos的polysi薄柵結構及其制備方法,屬于半導體微電子設計制造技術領域。

背景技術：

在微波技術領域，射頻ldmos器件越來越廣泛的應用于通訊基站、廣播電視以及現(xiàn)代雷達系統(tǒng)上。為了不斷提高ldmos的頻率性能，ldmos柵的特征尺寸不斷減小，從初始微米級不斷降低到目前的亞微米級，工作頻率從也從1ghz左右提升到目前3.8ghz。從理論上來說，柵的橫向特征尺寸減小，使得器件輸入電容降低，根據(jù)公式ft=gm/2πciss，輸入電容ciss越小，則截至頻率ft越高，則器件的頻率性能也就越高，其中ciss主要由柵下本征電容、柵與側(cè)壁源場板之間的寄生電容組成。工藝制造過程實現(xiàn)ldmos結構時，其柵的縱向高度有一定的尺寸要求，低于這個尺寸時會引起離子注入的雜質(zhì)穿透多晶硅，無法實現(xiàn)自對準摻雜。例如，保持縱向尺寸0.5μm不變，柵橫向尺寸從1μm減小到0.25μm，輸入電容ciss并不能減小為原來的1/4，實際上可能還不到原來的1/2。電容的非等比例減小，將嚴重的限制了器件頻率性能的提高。

因此，必須降低柵的高度尺寸，這樣才能有效減小柵與側(cè)壁源場板之間的面積，從而減小柵側(cè)壁寄生電容，實現(xiàn)輸入電容ciss最小化，有效提高ldmos器件的頻率性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種射頻ldmos的polysi薄柵結構及其制備方法,其目的旨在克服柵自對準技術對柵厚度的限制，可有效地減小柵厚度，降低柵與側(cè)壁源場板之間的電容，提高器件的頻率性能。

本發(fā)明的技術方案：射頻ldmos的polysi薄柵結構，其特征在于，對于亞微米柵的射頻ldmos器件，在柵氧化層表面形成自上而下的polysi/sio2/polysi三明治柵結構，經(jīng)過柵自對準摻雜后，去除三明治柵結構上面polysi/sio2兩層，形成polysi薄柵結構。

制備射頻ldmos的polysi薄柵結構的方法，包括如下步驟：

（1）在柵氧化層表面lpcvd淀積下層摻雜polysi；

（2）對下層摻雜polysi進行干氧熱氧化，形成薄sio2層；

（3）在薄sio2層表面lpcvd淀積上層摻雜polysi；

（4）光刻、icp刻蝕上層摻雜polysi，終止于中間層sio2；干法刻蝕中間層sio2，終止于下層摻雜polysi；icp刻蝕下層摻雜polysi，終止于柵氧化層；去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構；

（5）采用柵自對準技術，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜；

（6）在柵結構和柵氧化層表面淀積sio2覆蓋層；

（7）在sio2覆蓋層表面旋涂一層均勻的光刻膠；

（8）采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆蓋層；

（9）干法刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi；

（10）干法刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；用各向同性的濕法腐蝕，去除中間層sio2以及側(cè)壁部分殘余sio2層；

（11）去除表面殘留的全部光刻膠；

（12）光刻、干法刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，去除光刻膠；

（13）在硅表面濺射金屬層，進行高溫合金退火，形成柵源漏合金；

（14）去除硅表面未形成合金的殘留金屬。

本發(fā)明的有益效果：

1)解決了ldmos柵尺寸等比例縮小時，縱向尺寸減小與ldmos工藝不兼容的問題，

2)采用三明治polysi/sio2/polysi結構滿足了自對準摻雜的屏蔽厚度要求；三明治柵結構中間的薄sio2層，作為兩層polysi之間的過渡層，不僅是上層polysi的自動終止層，同時也是下層polysi的保護層；

3)可由光刻圖形決定柵的橫向線寬，由下層的polysi厚度決定柵的縱向尺寸，實現(xiàn)ldmos柵的橫向和縱向的等比例縮小，有效降低ldmos各電極之間的寄生電容，提高器件的頻率性能；

4)與常規(guī)的ldmos工藝完全兼容，不增加額外的光刻工序。

附圖說明

圖1是柵氧化層表面淀積下層摻雜polysi的結構示意圖；

圖2是摻雜polysi表面形成薄sio2的結構示意圖；

圖3是薄sio2表面淀積上層摻雜polysi的結構示意圖；

圖4是光刻、刻蝕上層摻雜polysi，終止于中間層sio2；刻蝕中間層sio2，終止于下層摻雜polysi；刻蝕下層摻雜polysi，終止于柵氧化層；去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構的結構示意圖；

圖5是采用柵自對準技術，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜的結構示意圖；

圖6是在柵結構和柵氧化層表面淀積sio2覆蓋層的結構示意圖；

圖7是在sio2覆蓋層表面旋涂形成一層均勻的光刻膠的結構示意圖；

圖8是采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆蓋層的結構示意圖；

圖9是干法刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi的結構示意圖；

圖10是干法刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；用各向同性的濕法腐蝕，去除中間層sio2以及側(cè)壁部分殘余sio2層的結構示意圖；

圖11是去除表面殘留的全部光刻膠的結構示意圖；

圖12是光刻、刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，去除光刻膠的結構示意圖；

圖13是在硅表面濺射金屬層，進行高溫合金退火，形成柵polysi合金的結構示意圖；

圖14是去除硅表面未形成合金的殘留金屬的結構示意圖；

圖15為本發(fā)明制備的薄柵結構的整體示意圖；

圖中的1是襯底、2是柵氧化層、3是下層polysi，4是中間薄sio2層、5是上層polysi、6是sio2覆蓋層、7是光刻膠、8是金屬層、9是柵源漏合金。

具體實施方式

射頻ldmos的polysi薄柵結構，其特征在于，對于亞微米柵的射頻ldmos器件，在柵氧化層表面形成自上而下的polysi/sio2/polysi三明治柵結構，經(jīng)過柵自對準摻雜后，去除三明治柵結構上面polysi/sio2兩層，形成polysi薄柵結構。

制備射頻ldmos的polysi薄柵結構的方法，包括如下步驟：

（1）在柵氧化層表面lpcvd淀積下層摻雜polysi；

（2）對下層摻雜polysi進行干氧熱氧化，形成薄sio2層；

（3）在薄sio2表面lpcvd淀積上層摻雜polysi；

（4）光刻、icp刻蝕上層摻雜polysi，終止于中間層sio2；干法刻蝕中間層sio2，終止于下層摻雜polysi；icp刻蝕下層摻雜polysi，終止于柵氧化層；去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構；

（5）采用柵自對準技術，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜；

（6）在柵結構和柵氧化層表面lpcvd淀積sio2覆蓋層；

（7）在sio2覆蓋層表面旋涂一層均勻的光刻膠；

（8）采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆蓋層；

（9）干法刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi；

（10）干法刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；采用各向同性的濕法腐蝕，去除中間層sio2以及側(cè)壁部分殘余sio2層；

（11）去除表面殘留的全部光刻膠；

（12）光刻、干法刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，去除光刻膠；

（13）在硅表面濺射金屬層，進行高溫合金退火，形成柵源漏合金；

（14）去除硅表面未形成合金的殘留金屬。

所述步驟（1）中的柵氧化層厚度為100?~500?，如附圖2所示。

所述下層摻雜polysi厚度2000?~4000?，摻雜polysi為摻磷polysi或摻砷polys。

所述步驟（2）中的薄sio2厚度為100?~500?，如圖2所示。

所述步驟（3）中的摻雜polysi厚度為2000?~4000?，摻雜polysi為摻磷polysi或摻砷polysi。

所述步驟（6）中的sio2覆蓋層厚度為300?~1000?。

所述步驟（7）中的光刻膠厚度為0.7μm~1.5μm。

所述步驟（13）中的金屬層為鈷、鈦、鉬或鉑。

下面結合附圖1~圖14給出制備射頻ldmos的薄柵結構的流程，

如圖1所示，柵氧化層表面淀積2000?~4000?下層摻雜polysi；

如圖2所示，在摻雜polysi表面形成100?~500?sio2；

如圖3所示，在薄sio2表面淀積2000?~4000?上層摻雜polysi；

如圖4所示，光刻、刻蝕上層摻雜polysi，終止于中間層sio2；刻蝕中間層sio2，終止于下層摻雜polysi；刻蝕下層摻雜polysi，終止于柵氧化層，去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構；

如圖5所示，采用柵自對準技術，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜；

如圖6所示，在表面淀積300?~1000?sio2覆蓋層；

如圖7所示，在sio2覆蓋層表面旋涂形成0.7μm~1.5μm均勻的光刻膠；

如圖8所示，采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆蓋層；

如圖9所示，干法刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi；

如圖10所示，干法刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；采用各向同性的濕法腐蝕，去除中間層sio2以及側(cè)壁部分殘余sio2層；

如圖11所示，去除表面殘留的全部光刻膠；

如圖12所示，光刻、刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，去除光刻膠；

如圖13所示，在硅表面濺射金屬層，進行高溫合金退火，形成柵polysi合金；

如圖14所示，去除硅表面未形成合金的殘留金屬。

下面通過具體的實施例詳細說明本發(fā)明。

實施例1

（1）在硅外延層表面熱生長200?柵氧化層，然后lpcvd淀積3000?下層摻砷polysi；

（2）在摻砷polysi表面熱氧化形成200?中間層sio2；

（3）在sio2表面lpcvd淀積2000?上層摻砷polysi；

（4）光刻、icp刻蝕上層摻砷polysi，終止于中間層sio2；cf4刻蝕中間層sio2，終止于下層摻砷polysi；icp刻蝕下層摻砷polysi，終止于柵氧化層，iii液去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構；

（5）采用柵自對準技術，使用離子注入的方式，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜；

（6）在柵結構和柵氧化層表面lpcvd淀積500?sio2覆蓋層；

（7）在sio2覆蓋層表面旋涂形成一層1μm均勻的光刻膠；

（8）采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆

蓋層；

（9）cf4刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi；

（10）icp刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；bhf腐蝕中間層sio2

以及側(cè)壁部分殘余sio2層；

（11）iii液去除表面殘留的全部光刻膠；

（12）光刻、cf4刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，iii液去除光刻膠；

（13）硅表面濺射金屬鈷，450℃合金退火，形成柵源漏合金；

（14）i液和iii液去除硅表面未形成合金的殘留鈷。

實施例2

（1）在硅外延層表面熱生長250?柵氧化層，然后lpcvd淀積3500?下層摻砷polysi；

（2）在摻砷polysi表面熱氧化形成250?中間層sio2；

（3）在sio2表面lpcvd淀積2000?上層摻砷polysi；

（4）光刻、icp刻蝕上層摻砷polysi，終止于中間層sio2；cf4刻蝕中間層sio2，終止于下層摻砷polysi；icp刻蝕下層摻砷polysi，終止于柵氧化層，iii液去除光刻膠，形成polysi/sio2/polysi三明治柵結構；

（5）采用柵自對準技術，使用離子注入的方式，進行射頻ldmos的溝道、漂移區(qū)、源漏的常規(guī)摻雜；

（6）在柵結構和柵氧化層表面lpcvd淀積500?sio2覆蓋層；

（7）在sio2覆蓋層表面旋涂形成一層0.8μm均勻的光刻膠；

（8）采用等離子膠回刻，去除柵表面的光刻膠，露出柵表面的sio2覆

蓋層；

（9）cf4刻蝕柵表面的sio2覆蓋層，終止于上層polysi；

（10）icp刻蝕上層polysi，終止于中間層sio2；bhf腐蝕中間層sio2

以及側(cè)壁部分殘余sio2層；

（11）iii液去除表面殘留的全部光刻膠；

（12）光刻、cf4刻蝕源漏合金區(qū)，終止于硅襯底表面，iii液去除光刻膠；

（13）硅表面濺射金屬鉑，600℃合金退火，形成柵源漏合金；

（14）王水去除硅表面未形成合金的殘留鉑。