高压MOS管及其制造方法与流程

高压mos管及其制造方法
技术领域
1.本技术涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种高压mos管及其制造方法。


背景技术：

2.随着晶体管的尺寸不断的缩小，hkmg(高k绝缘层+金属栅极)逐步取代原有的二氧化硅绝缘层+多晶硅栅的配置，成为28nm以下制程不可或缺的一部分。
3.现有高压mos管中的栅氧工艺是在硅衬底表面直接生长栅氧化层，但由于高压mos管的栅氧化层的厚度比同一晶圆上的其他器件(例如中压、低压mos管)的栅氧化层的厚度厚很多，所以在高压mos管中，按现有的工艺生长的高压栅氧化层会使得高压mos管的整体高度远高于中压、低压mos管形成栅氧化层之后的整体高度。
4.进一步的，高压mos管中，金属栅制程通常先制作伪多晶硅(dummy poly)栅，然后在后续制程将伪多晶硅栅通过ild0 cmp(层间绝缘化学机械研磨)工艺、干法和/或湿法刻蚀工艺去除并留下沟槽，最后在原沟槽中填入金属材料最终形成金属栅极。其中，执行ild0 cmp(层间绝缘化学机械研磨)工艺时，因同一晶圆上的所有器件是同时研磨，所以导致高压mos管区域的栅氧化层上方的伪多晶硅栅因高出中压、低压mos管区域的伪多晶硅栅而被过分误研磨，这会影响高压mos管中的金属栅极的形成。甚至在极限情况下，ild0 cmp工艺后，高压器件区域的伪多晶硅栅会被完全磨掉，从而影响金属材料的填充，即影响高压mos管中的金属栅极的形成，从而容易导致器件的性能失效。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种高压mos管及其制造方法，可以解决相关技术中的问题。
6.一方面，本技术实施例提供了一种高压mos管的制造方法，包括：
7.提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述浅沟道隔离结构周围的所述衬底表面形成有衬垫氧化层；
8.形成掩膜层，所述掩膜层覆盖所述浅沟道隔离结构和所述衬垫氧化层；
9.刻蚀所述掩膜层和所述衬垫氧化层以露出部分所述衬底和部分所述浅沟道隔离结构；
10.刻蚀所述浅沟道隔离结构和所述衬底以在所述浅沟道隔离结构和所述衬底中形成台阶式沟槽；以及，
11.形成栅氧化层，所述栅氧化层填充所述台阶式沟槽。
12.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，刻蚀所述掩膜层和所述衬垫氧化层以露出所述浅沟道隔离结构的边缘位置以及与所述浅沟道隔离结构相邻的部分所述衬底。
13.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，露出的所述浅沟道隔离结构的边缘位置在宽度上的尺寸至少为800埃。
14.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，所述浅沟道隔离结构的刻蚀厚度小于所述衬底的刻蚀厚度以得到所述台阶式沟槽。
15.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，在形成栅氧化层之后，所述高压mos管的制造方法还包括：
16.湿法去除所述掩膜层。
17.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，所述掩膜层的厚度为500埃～600埃。
18.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，采用高温炉管氧化工艺在所述台阶式沟槽中生长所述栅氧化层，工艺温度为800℃～1000℃。
19.可选的，在所述高压mos管的制造方法中，所述栅氧化层的厚度为1100埃～1300埃。
20.另一方面，本技术实施例还提供了一种高压mos管，包括：
21.衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构，所述浅沟道隔离结构和所述衬底中形成有台阶式沟槽；
22.衬垫氧化层，所述衬垫氧化层覆盖所述浅沟道隔离结构、所述台阶式沟槽周围的所述衬底表面；以及，
23.栅氧化层，所述栅氧化层填充所述台阶式沟槽。
24.本技术技术方案，至少包括如下优点：
25.本技术扩大曝光面积至所述浅沟道隔离结构的边缘位置，并且同时刻蚀高压器件区域的衬底和浅沟道隔离结构形成台阶式沟槽，以便在台阶式沟槽中形成下沉式栅氧化层，使得下沉式栅氧化层的顶表面与其周围其他器件(中压、低压器件)区域的栅氧化层的顶表面趋于齐平，进而改善后道工艺中形成的伪多晶硅栅(dummy poly)的高度均匀性，避免了在ild0 cmp工艺中高压器件区域的伪多晶硅栅被过分误研磨的情况，保证了伪多晶硅栅留有有足够的高度，即保证了高压器件区域的后续填充的金属栅极的完整，从而提高了器件的电性能和可靠性。进一步的，本技术形成下沉式栅氧化层不需要引入复杂的工艺步骤，其工艺制程简单。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明实施例的高压mos管的制造方法的流程图；
28.图2-图7是本发明实施例的制造高压mos管各工艺步骤中的半导体结构示意图；
29.其中，附图标记说明如下：
30.10-衬底，20-浅沟槽隔离结构，30-衬垫氧化层，40-掩膜层，41-开口，50-栅氧化层，100-台阶式沟槽。
具体实施方式
31.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的
范围。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.本技术实施例提供一种高压mos管的制造方法，参考图1，图1是本发明实施例的高压mos管的制造方法的流程图，所述高压mos管的制造方法包括：
36.s01：提供一衬底，所述衬底中形成有浅沟道隔离结构(sti)，所述浅沟道隔离结构周围的所述衬底表面形成有衬垫氧化层；
37.s02：形成掩膜层，所述掩膜层覆盖所述浅沟道隔离结构和所述衬垫氧化层；
38.s03：刻蚀所述掩膜层和所述衬垫氧化层以露出部分所述衬底和部分所述浅沟道隔离结构；
39.s04：刻蚀所述浅沟道隔离结构和所述衬底以在所述浅沟道隔离结构和所述衬底中形成台阶式沟槽；以及，
40.s05：形成栅氧化层，所述栅氧化层填充所述台阶式沟槽。
41.具体的，请参考图2-图7，图2-图7是本发明实施例的制造高压mos管各工艺步骤中的半导体结构示意图。
42.首先，请参考图2，提供一衬底10，所述衬底10中形成有浅沟道隔离结构20，所述浅沟道隔离结构20周围的所述衬底10上形成有衬垫氧化层30。具体的，所述衬底10可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅中的一种，所述衬底10也可以是砷化镓、硅稼化合物等，所述衬底10还可以具有绝缘层上硅或硅上外延层结构；所述衬底10还可以是其它半导体材质，这里不再一一列举。在所述衬底10中可以具有n阱或p阱等。在所述衬底10表面先通过pvd工艺或cvd工艺沉积所述衬垫氧化层30，然后利用光刻、刻蚀工艺打开所述衬垫氧化层30和所述衬底10以得到一沟槽，然后在沟槽中填充绝缘材料(氧化物)从而形成所述浅沟道隔离结构20，其中，所述衬垫氧化层30的厚度可以为因所述浅沟道隔离结构20的应力与所述衬底10的应力不同(晶格失配)的原因，所述浅沟道隔离结构20的顶表面会稍微高出所述衬底10的顶表面。
43.接着，请参考图3，形成掩膜层40，所述掩膜层40覆盖所述浅沟道隔离结构20和所述衬垫氧化层30。具体的，本实施例可以通过热氧化炉管生长工艺沉积所述掩膜层40，所述掩膜层40的厚度可以为所述掩膜层40的材质可以是氮化硅。
44.进一步的，请参考图4，刻蚀所述掩膜层40和所述衬垫氧化层30以露出部分所述衬
底10和部分所述浅沟道隔离结构20。具体的，首先利用光刻工艺在所述掩膜层40上定义出高压栅氧区域，从图4可以看出，本实施例定义的高压栅氧区域包括所述衬底10表面和所述浅沟道隔离结构20的边缘位置。然后通过干法刻蚀工艺回刻所述掩膜层40和所述衬垫氧化层30以露出所述浅沟道隔离结构20的边缘位置以及与所述浅沟道隔离结构20相邻的部分所述衬底10以得到一开口41，刻蚀的所述衬底10的厚度与后续形成的栅氧化层50的厚度的比例可以为0.54:1，这样后续形成的栅氧化层50的顶表面可以与所述衬底10的顶表面或所述衬垫氧化层30的顶表面齐平。露出的所述浅沟道隔离结构20的边缘位置在宽度上的尺寸至少为最后，再灰化去除光刻工艺中残留的光刻胶。参考图7，本发明扩大曝光面积至所述浅沟道隔离结构20的边缘位置，以便形成下沉式栅氧化层50，从而进一步地后续在栅氧化层50上方形成下沉式dummy poly结构，降低了高压器件的总体高度，减小同一晶圆上的高压、中压和低压器件三者中的dummy poly结构的高度差，避免了在ild0 cmp工艺中高压器件区域的伪多晶硅栅被过分误研磨的情况。本发明扩大曝光面积至所述浅沟道隔离结构20的边缘位置，曝光的所述浅沟道隔离结构20的边缘位置与后续沉积dummy poly的边缘位置重合，这可以进一步保证沉积的dummy poly的高度均匀性。
45.接着，请参考图5，刻蚀所述浅沟道隔离结构20和所述衬底10以在所述浅沟道隔离结构20和所述衬底10中形成台阶式沟槽100。具体的，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述浅沟道隔离结构20和所述衬底10。一方面，由于所述浅沟道隔离结构20的顶表面高出所述衬底10的顶表面，另一方面，由于所述浅沟道隔离结构20的刻蚀厚度小于所述衬底10的刻蚀厚度，所以在所述浅沟道隔离结构20和所述衬底10中得到所述台阶式沟槽100，如图5所示，在所述台阶式沟槽100中，所述浅沟道隔离结构20的上表面高于所述衬底10的上表面。本发明通过同时刻蚀高压器件区域的衬底10和浅沟道隔离结构20形成台阶式沟槽100，使得在台阶式沟槽100中沉积的栅氧化层50的顶表面与其周围其他器件(中压、低压器件)区域的栅氧化层的顶表面趋于齐平，进而改善后道工艺中形成的dummy poly的高度均匀性，避免了在ild0 cmp工艺中高压器件区域的该伪多晶硅栅被过分误研磨的情况，保证了该伪多晶硅栅留有有足够的高度，即保证了高压器件区域的后续填充的金属栅极的完整，从而提高了器件的电性能和可靠性。
46.最后，请参考图6，形成栅氧化层50，所述栅氧化层50填充所述台阶式沟槽100。具体的，本实施例可以采用高温炉管氧化工艺在所述台阶式沟槽100中生长所述栅氧化层50，工艺温度为800℃～1000℃。所述栅氧化层50的厚度为本发明中，所述栅氧化层50的厚度跟传统的高压器件相比，没有任何的缩减，这保证了器件的耐高压能力，避免了高压时器件因绝缘性不够被击穿的情况。所以本发明是在所述栅氧化层50的厚度器件绝缘性得到保证的情况下，即器件绝缘性得到保证的情况下，形成下沉式的所述栅氧化层50，降低了高压器件的整体高度。
47.较佳的，请参考图7，在形成所述栅氧化层50之后，所述高压mos管的制造方法还可以包括：湿法去除所述掩膜层40。
48.进一步的，本技术在湿法去除所述掩膜层40之后，还包括：沉积dummy poly、ild0 cmp、去除dummy poly、填充栅极金属等工艺步骤。
49.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种高压mos管，请参考图7，所述高压
mos管包括：衬底10、衬垫氧化层30和栅氧化层50，所述衬底10中形成有浅沟道隔离结构20，所述浅沟道隔离结构20的顶表面高出所述衬底10的顶表面，所述浅沟道隔离结构20和所述衬底10中形成有台阶式沟槽100，所述衬垫氧化层30覆盖除所述浅沟道隔离结构20表面、所述台阶式沟槽100之外的所述衬底10的表面，所述栅氧化层50填充所述台阶式沟槽100。
50.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。