具有静电释放保护二极管的半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种具有静电释放保护二极管的半导体器件及其制造方法，该制造方法包括：S1、对半导体器件衬底的外延层的部分区域进行氧化，形成场氧化区域；S2、对场氧化区域进行刻蚀，使外延层在场氧化区域的上表面低于在非场氧化区域的上表面；S3、并在第一氧化层与场氧化层之上沉积多晶硅层；S4、刻蚀多晶硅，形成位于场氧化区域的静电释放多晶硅以及位于非氧化区域的栅极多晶硅，并使静电释放多晶硅的上表面低于栅极多晶硅的上表面；S5、在步骤S4生成的结构上表面沉积第二氧化层；S6、研磨第二氧化层，用于暴露栅极多晶硅的上表面；S7、沉积金属钛，并生成钛硅合金。本发明专利技术的方法可以实现保护二极管正常工作的同时降低栅电阻的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体涉及一种具有静电释放保护二极管的半导体器件及其制造方法。
技术介绍
射频功率器件LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体)常用于手机基站、广播电视和雷达等领域。由于射频特性，不同于其他的功率MOS管的是，射频功率器件LDMOS对栅电阻的要求极高，且栅电阻尽可能小，因此必须采用栅极低阻化工艺降低栅电阻。一般情况下，降低栅电阻通过在栅极上形成金属硅化物来实现。为保证工作可靠，会在射频功率器件LDMOS上集成静电释放(Electro-StaticDischarge，ESD)保护二极管。通常ESD保护二极管制作在多晶硅上面，并且上面不能形成金属硅化物，否则ESD保护二极管将短路，起不到ESD防护作用。制作金属硅化物的比较可行的材料有Ti(钛)，Co(钴)，Ni(镍)。目前，使用化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing,CMP)方法，会存在这样一个问题：射频功率器件LDMOS的栅极多晶硅和制作ESD保护二极管的多晶硅上同时形成金属硅化物。现有的CMP方法,具体包括以下步骤：第一步，在外延上，如图1所示，用LOCOS(LocalOxidationofSilicon，硅的局部氧化)工艺形成场氧化层；第二步，如图2所示，形成第一氧化层，并沉积多晶硅；第三步，用光刻和刻蚀工艺形成栅极多晶硅和ESD多晶硅。如图3所示，ESD多晶硅放置在场氧化层上，栅极多晶硅放置在有源区的第一氧化层之上；第四步，如图4所示，定义体区、漂移区，并进行源/漏区注入、P+注入；这个过程同时也形成了ESD二极管的阴极区和阳极区；第五步，如图5所示，沉积一层厚的氧化层；第六步，如图7所示，用CMP(化学机械研磨)研磨到多晶硅；第七步，如图8所示，进行金属化合物的工艺步骤。上述的工艺方法中，由于栅极多晶硅和ESD多晶硅在同一水平面上，所以在CMP结束时，这两个区域的多晶硅的表面都会暴露出来。这样一来，就会在这两个区域的多晶硅上都形成金属硅化物。ESD多晶硅上的金属硅化物会造成ESD短路，失去对器件的ESD保护。综上所述，一方面，射频功率器件LDMOS栅极多晶硅上需要形成金属硅化物；另一方面，制作ESD保护二极管的多晶硅上不能形成金属硅化物，因此，上述两方面就形成了矛盾。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种具有静电释放保护二极管的半导体器件及其制造方法，可以解决在栅极多晶硅上形成金属硅化物同时在ESD多晶硅上不形成金属硅化物的技术问题，实现ESD保护二极管正常工作的同时降低栅电阻的效果。第一方面，本专利技术提供了一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法，包括以下步骤：S1、对半导体器件衬底的外延层的部分区域进行氧化，形成场氧化区域；S2、对所述场氧化区域进行刻蚀，使外延层在所述场氧化区域的上表面低于在非场氧化区域的上表面；S3、在所述非场氧化区域的外延层的上表面形成第一氧化层，并在所述第一氧化层与所述场氧化区域之上沉积多晶硅层；S4、刻蚀所述多晶硅，形成位于所述场氧化区域的静电释放多晶硅以及位于所述非场氧化区域的栅极多晶硅，并使所述静电释放多晶硅的上表面低于所述栅极多晶硅的上表面；S5、在经步骤S4生成的结构上表面沉积第二氧化层；S6、研磨所述第二氧化层，暴露出所述栅极多晶硅的上表面；S7、在经所述步骤6形成结构上表面沉积金属钛，并生成钛硅合金。可选地，所述步骤S7后，包括：S8、清洗剩余的金属钛，并利用快速退火方式改变所述钛硅合金的合金相，以降低所述钛硅合金的电阻率。可选地，所述步骤S1形成的所述场氧化层厚度为8000～30000埃。可选地，所述步骤S2中，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述场氧化层，刻蚀厚度与形成的所述场氧化区域的厚度的比例为55％～65％。可选地，所述步骤S3中形成的所述多晶硅层的厚度为1500～4000埃。可选地，所述步骤S5中形成的所述氧化区域的厚度为所述步骤3中形成的所述多晶硅层厚度的2～3倍。可选地，所述步骤S7中，生成所述钛硅合金采用快速热退火方法，温度介于650～750度之间，持续时间在20～40秒之间。可选地，所述步骤S8中，所述清洗药液为硫酸与双氧水的混合液或者氨水与双氧水的混合液。可选地，所述步骤S8中，快速热退火方式的温度介于850～900度之间，持续时间20～40秒。第二方面，本专利技术还提供了一种具有静电释放保护二极管的半导体器件，采用上文所述的方法制成。由上述技术方案可知，本专利技术在通过将场氧化层向下刻蚀，使得置于场氧化层上的ESD多晶硅低于置于第一氧化层上的栅极多晶硅，从而在CMP结束后，栅极多晶硅暴露而ESD多晶硅还有足够的氧化层保护，可以实现ESD保护二极管正常工作的同时降低栅电阻的效果。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1到图7是现有技术中一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造工艺过程中的结构的截面图；图8是本专利技术一实施例中一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法流程图；图9是本专利技术一实施例中，刻蚀场氧化层的方法流程图；图10到图19示出了本专利技术一个实施例中具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造工艺过程中的结构的截面图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。本专利技术提供了一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法，如图8所示，具体包括：S1、对半导体器件衬底的外延层的部分区域进行氧化，形成场氧化区域；S2、对场氧化区域进行刻蚀，使外延层在场氧化区域的上表面低于在非场氧化区域的上表面；S3、在非场氧化区域的外延层的上表面形成第一氧化层，并在第一氧化层与场氧化区域之上沉积多晶硅层；S4、刻蚀多晶硅，形成位于场氧化区域的静电释放多晶硅以及位于非场氧化区域的栅极多晶硅，并使静电释放多晶硅的上表面低于栅极多晶硅的上表面；S5、在经步骤S4生成的结构上表面沉积第二氧化层；S6、研磨第二氧化层，暴露出栅极多晶硅的上表面；S7、在经步骤6形成结构上表面沉积金属钛，并生成钛硅合金。可见，本专利技术实施例通过刻蚀场氧化层，使场氧化层低于第一氧化层，进行使得置于场氧化层上的ESD多晶硅低于置于第一氧化层上的栅极多晶硅，使得化学机械研磨过程结束后栅极多晶硅的上表面能够暴露出来，ESD多晶硅上表面还有足够的氧化层进行保护，从而只在栅极多晶硅上表面形成钛硅合金，从而实现ESD保护二极管正常工作的同时能够降低栅电阻的效果。类似地，本专利技术实施例中，制作金属硅化物还可以为有钴和镍等材料。在具体实施时，上述步骤S2可以如图9所示，包括：S21、设置场氧化层的刻蚀厚度；S22、采用湿法刻蚀工艺刻蚀场氧化层。可选的，本实施例中，该刻蚀厚度与场氧化层厚度的比例为55％～65％，使得场氧化层的上表面低于非场氧化层的上表面。可选地，具体实施时步骤S7后还包括降低钛硅合金电阻率的步骤，包括：S8、清洗剩余的金属钛，并利用快速退火方式改变钛硅合金的合金相，以降低钛硅合金的电阻率，满足半导体器件栅电阻较小的要求。图10到图19示出了本专利技术一个实施例的具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法过程中的结构的截面图。图10示出了经步骤S1后形成的结构截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对半导体器件衬底的外延层的部分区域进行氧化，形成场氧化区域；S2、对所述场氧化区域进行刻蚀，使外延层在所述场氧化区域的上表面低于在非场氧化区域的上表面；S3、在所述非场氧化区域的外延层的上表面形成第一氧化层，并在所述第一氧化层与所述场氧化区域之上沉积多晶硅层；S4、刻蚀所述多晶硅，形成位于所述场氧化区域的静电释放多晶硅以及位于所述非场氧化区域的栅极多晶硅，并使所述静电释放多晶硅的上表面低于所述栅极多晶硅的上表面；S5、在经步骤S4生成的结构上表面沉积第二氧化层；S6、研磨所述第二氧化层，暴露出所述栅极多晶硅的上表面；S7、在经所述步骤6形成结构上表面沉积金属钛，并生成钛硅合金。

【技术特征摘要】
1.一种具有静电释放保护二极管的半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对半导体器件衬底的外延层的部分区域进行氧化，形成场氧化区域；S2、对所述场氧化区域进行刻蚀，使外延层在所述场氧化区域的上表面低于在非场氧化区域的上表面；S3、在所述非场氧化区域的外延层的上表面形成第一氧化层，并在所述第一氧化层与所述场氧化区域之上沉积多晶硅层；S4、刻蚀所述多晶硅，形成位于所述场氧化区域的静电释放多晶硅以及位于所述非场氧化区域的栅极多晶硅，并使所述静电释放多晶硅的上表面低于所述栅极多晶硅的上表面；S5、在经步骤S4生成的结构上表面沉积第二氧化层；S6、研磨所述第二氧化层，暴露出所述栅极多晶硅的上表面；S7、在经所述步骤6形成结构上表面沉积金属钛，并生成钛硅合金。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S7后，包括：S8、清洗剩余的金属钛，并利用快速退火方式改变所述钛硅合金的合金相，以降低所述钛硅合金的电阻率。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1形成的所述场氧化层厚度为80...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万里，闻正锋，赵文魁，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11