一种射频LDMOS的薄栅结构及其制备方法与流程

本发明涉及的是一种射频ldmos的薄栅结构及其制备方法，属于半导体微电子设计制造技术领域。

背景技术：

在微波技术领域，射频ldmos器件越来越广泛的应用于通讯基站、广播电视以及现代雷达系统上。为了不断提高ldmos的频率性能，ldmos栅的特征尺寸不断减小，从初始微米级不断降低到目前的亚微米级，工作频率从也从1ghz左右提升到目前3.8ghz。从理论上来说，栅的横向特征尺寸减小，使得器件输入电容降低，根据公式ft=gm/2πciss，输入电容ciss越小，则截至频率ft越高，则器件的频率性能也就越高，其中ciss主要由栅下本征电容、栅与侧壁源场板之间的寄生电容组成。工艺制造过程实现ldmos结构时，其栅的纵向高度有一定的尺寸要求，低于这个尺寸时会引起离子注入的杂质穿透多晶硅，无法实现自对准掺杂。例如，保持纵向尺寸0.5μm不变，栅横向尺寸从1μm减小到0.25μm，输入电容ciss并不能减小为原来的1/4，实际上可能还不到原来的1/2。电容的非等比例减小，将严重的限制了器件频率性能的提高。

因此，必须降低栅的高度尺寸，这样才能有效减小栅与侧壁源场板之间的面积，从而减小栅侧壁寄生电容，实现输入电容ciss最小化，有效提高ldmos器件的频率性能。

技术实现要素：

本发明提出的是一种射频ldmos的薄栅结构及其制备方法，其目的旨在克服栅自对准技术对栅厚度的限制，有效减小栅厚度，降低栅与侧壁源场板之间的电容，从而提高器件的频率性能。

本发明的技术方案：一种射频ldmos的薄栅结构，其特征在于，对于亚微米栅的射频ldmos器件，在栅氧化层表面形成polysi/sio2栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除polysi上面的sio2层，形成polysi薄栅结构。

制备射频ldmos的薄栅结构的方法，包括如下步骤：

（1）在栅氧化层表面lpcvd淀积掺杂polysi；

（2）在掺杂polysi表面lpcvd淀积sio2；

（3）光刻、干法刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；icp刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构；

（4）采用栅自对准技术，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂；

（5）在栅结构和栅氧化层表面淀积sio2覆盖层；

（6）在sio2覆盖层表面旋涂一层均匀的光刻胶；

（7）采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层；

（8）湿法刻蚀栅表面的sio2，终止于polysi；

（9）去除表面残留的全部光刻胶；

（10）光刻、干法刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶；

（11）在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金；

（12）去除硅表面未形成合金的残留金属。

本发明的有益效果：与现有技术的相比，本发明解决了ldmos栅尺寸等比例缩小时，纵向尺寸减小与ldmos工艺不兼容的问题，采用polysi/sio2结构满足了自对准掺杂的屏蔽厚度要求；由光刻图形决定了栅的横向线宽，由polysi厚度决定了栅的纵向尺寸，可实现ldmos栅的横向和纵向的等比例缩小，有效降低了ldmos各电极之间的寄生电容，提高了器件的频率性能；与常规的ldmos工艺完全兼容，不增加额外的光刻工序。

附图说明

图1是在栅氧化层表面淀积掺杂polysi的结构示意图；

图2是在掺杂polysi表面淀积sio2的结构示意图；

图3是光刻、刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构的结构示意图；

图4是采用栅自对准技术，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂的结构示意图；

图5是在栅结构和栅氧化层表面淀积sio2覆盖层的结构示意图；

图6是在sio2覆盖层表面旋涂形成一层均匀的光刻胶的结构示意图；

图7是采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层的结构示意图；

图8是湿法刻蚀栅表面的sio2，终止于polysi的结构示意图；

图9是去除表面残留的全部光刻胶的结构示意图；

图10是光刻、刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶的结构示意图；

图11是在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金的结构示意图；

图12是去除硅表面未形成合金的残留金属的结构示意图；

图13为本发明制备的薄栅结构的整体示意图；

图中的1是衬底、2是栅氧化层、3是polysi，4是sio2层、5是sio2覆盖层、6是光刻胶、7是合金、8是金属层。

具体实施方式

一种射频ldmos的薄栅结构，其特征在于，对于亚微米栅的射频ldmos器件，在栅氧化层表面形成polysi/sio2栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除polysi上面的sio2层，形成polysi薄栅结构。

制备射频ldmos的薄栅结构的方法，包括如下步骤：

（1）在栅氧化层表面lpcvd淀积掺杂polysi；

（2）在掺杂polysi表面lpcvd淀积sio2；

（3）光刻、干法刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；icp刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构；

（4）采用栅自对准技术，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂；

（5）在栅结构和栅氧化层表面lpcvd淀积sio2覆盖层；

（6）在sio2覆盖层表面旋涂一层均匀的光刻胶；

（7）采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层；

（8）湿法刻蚀栅表面的sio2，终止于polysi；

（9）去除表面残留的全部光刻胶；

（10）光刻、刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶；

（11）在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金；

（12）去除硅表面未形成合金的残留金属。

所述步骤（1）中的栅氧化层厚度为100å~500å；所述掺杂polysi厚度为2000å~

4000å，掺杂polysi为掺磷polysi或掺砷polysi。

所述步骤（2）中的sio2厚度为1500å~3500å。

所述步骤（5）中的sio2覆盖层厚度为300å~1000å。

所述步骤（6）中的光刻胶厚度为0.7µm~1.5µm。

所述步骤（11）中的金属层为钴、钛、钼或铂。

下面结合图1~图13给出制备射频ldmos的薄栅结构的流程：

如附图1所示，在栅氧化层表面淀积2000å~4000å掺杂polysi；

如附图2所示，在掺杂polysi表面淀积1500å~3500åsio2；

如附图3所示，光刻、刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构；

如附图4所示，采用栅自对准技术，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂；

如附图5所示，在栅结构和栅氧化层表面淀积300å~1000åsio2覆盖层；

如附图6所示，在sio2覆盖层表面旋涂形成0.7µm~1.5µm均匀的光刻胶；

如附图7所示，采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层；

如附图8所示，湿法刻蚀栅表面的sio2，终止于polysi；

如附图9所示，去除表面残留的全部光刻胶；

如附图10所示，光刻、刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶；

如附图11所示，在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金；

如附图12所示，去除硅表面未形成合金的残留金属。

下面通过具体的实施例详细说明本发明。

实施例1

（1）在硅外延层表面热生长200å栅氧化层，然后lpcvd淀积3000å掺砷polysi；

（2）在掺砷polysi表面lpcvd淀积1500åsio2；

（3）光刻、cf4刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；icp刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，iii液去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构；

（4）采用栅自对准技术，使用离子注入的方式，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂；

（5）在栅结构和栅氧化层表面lpcvd淀积500åsio2覆盖层；

（6）在sio2覆盖层表面旋涂形成0.8µm均匀的光刻胶；

（7）采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层；

（8）bhf腐蚀栅表面的sio2，终止于polysi；

（9）iii液去除表面残留的全部光刻胶；

（10）光刻、cf4刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，iii液去除光刻胶；

（11）硅表面溅射金属钴，450℃合金退火，形成栅源漏合金；

（12）i液和iii液去除硅表面未形成合金的残留金属钴。

实施例2

（1）在硅外延层表面热生长200å栅氧化层，然后lpcvd淀积3000å掺砷polysi；

（2）在掺砷polysi表面lpcvd淀积2000åsio2；

（3）光刻、cf4刻蚀表面sio2，终止于掺杂polysi；icp刻蚀掺杂polysi，终止于栅氧化层，iii液去除光刻胶，形成polysi/sio2栅结构；

（4）采用栅自对准技术，使用离子注入的方式，进行射频ldmos的沟道、漂移区、源漏的常规掺杂；

（5）在栅结构和栅氧化层表面lpcvd淀积600åsio2覆盖层；

（6）在sio2覆盖层表面旋涂形成1µm均匀的光刻胶；

（7）采用等离子胶回刻，去除栅表面的光刻胶，露出栅表面的sio2覆盖层；

（8）bhf腐蚀栅表面的sio2，终止于polysi；

（9）iii液去除表面残留的全部光刻胶；

（10）光刻、cf4刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，iii液去除光刻胶；

（11）硅表面溅射金属铂，600℃合金退火，形成栅源漏合金；

（12）王水去除硅表面未形成合金的残留金属铂。