射频LDMOS的PolySi薄栅结构及其制备方法技术

本发明专利技术是一种射频LDMOS的PolySi薄栅结构，对于亚微米栅的射频LDMOS器件，在栅氧化层表面形成自上而下的PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除三明治栅结构上面PolySi/SiO2两层，形成PolySi薄栅结构。优点:解决了纵向尺寸减小与LDMOS工艺不兼容的问题，采用三明治PolySi/SiO2/PolySi结构满足了自对准掺杂的屏蔽厚度要求；三明治栅结构中间的薄SiO2层可作为两层PolySi间的过渡层，以及上层PolySi的自动终止层和下层PolySi的保护层；可实现LDMOS栅的横向和纵向的等比例缩小，提高器件的频率性能。

【技术实现步骤摘要】
射频LDMOS的PolySi薄栅结构及其制备方法
本专利技术涉及的是一种射频LDMOS的PolySi薄栅结构及其制备方法,属于半导体微电子设计制造

技术介绍
在微波
，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。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种射频LDMOS的PolySi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，可有效地减小栅厚度，降低栅与侧壁源场板之间的电容，提高器件的频率性能。本专利技术的技术方案：射频LDMOS的PolySi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自上而下的PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除三明治栅结构上面PolySi/SiO2两层，形成PolySi薄栅结构。制备射频LDMOS的PolySi薄栅结构的方法，包括如下步骤：（1）在栅氧化层表面LPCVD淀积下层掺杂PolySi；（2）对下层掺杂PolySi进行干氧热氧化，形成薄SiO2层；（3）在薄SiO2层表面LPCVD淀积上层掺杂PolySi；（4）光刻、ICP刻蚀上层掺杂PolySi，终止于中间层SiO2；干法刻蚀中间层SiO2，终止于下层掺杂PolySi；ICP刻蚀下层掺杂PolySi，终止于栅氧化层；去除光刻胶，形成PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构；（5）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；（6）在栅结构和栅氧化层表面淀积SiO2覆盖层；（7）在SiO2覆盖层表面旋涂一层均匀的光刻胶；（8）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；（9）干法刻蚀栅表面的SiO2覆盖层，终止于上层PolySi；（10）干法刻蚀上层PolySi，终止于中间层SiO2；用各向同性的湿法腐蚀，去除中间层SiO2以及侧壁部分残余SiO2层；（11）去除表面残留的全部光刻胶；（12）光刻、干法刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶；（13）在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金；（14）去除硅表面未形成合金的残留金属。本专利技术的有益效果：1)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，2)采用三明治PolySi/SiO2/PolySi结构满足了自对准掺杂的屏蔽厚度要求；三明治栅结构中间的薄SiO2层，作为两层PolySi之间的过渡层，不仅是上层PolySi的自动终止层，同时也是下层PolySi的保护层；3)可由光刻图形决定栅的横向线宽，由下层的PolySi厚度决定栅的纵向尺寸，实现LDMOS栅的横向和纵向的等比例缩小，有效降低LDMOS各电极之间的寄生电容，提高器件的频率性能；4)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是栅氧化层表面淀积下层掺杂PolySi的结构示意图；图2是掺杂PolySi表面形成薄SiO2的结构示意图；图3是薄SiO2表面淀积上层掺杂PolySi的结构示意图；图4是光刻、刻蚀上层掺杂PolySi，终止于中间层SiO2；刻蚀中间层SiO2，终止于下层掺杂PolySi；刻蚀下层掺杂PolySi，终止于栅氧化层；去除光刻胶，形成PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构的结构示意图；图5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6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7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8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9是干法刻蚀栅表面的SiO2覆盖层，终止于上层PolySi的结构示意图；图10是干法刻蚀上层PolySi，终止于中间层SiO2；用各向同性的湿法腐蚀，去除中间层SiO2以及侧壁部分残余SiO2层的结构示意图；图11是去除表面残留的全部光刻胶的结构示意图；图12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13是在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅PolySi合金的结构示意图；图14是去除硅表面未形成合金的残留金属的结构示意图；图15为本专利技术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是下层PolySi，4是中间薄SiO2层、5是上层PolySi、6是SiO2覆盖层、7是光刻胶、8是金属层、9是栅源漏合金。具体实施方式射频LDMOS的PolySi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自上而下的PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除三明治栅结构上面PolySi/SiO2两层，形成PolySi薄栅结构。制备射频LDMOS的PolySi薄栅结构的方法，包括如下步骤：（1）在栅氧化层表面LPCVD淀积下层掺杂PolySi；（2）对下层掺杂PolySi进行干氧热氧化，形成薄SiO2层；（3）在薄SiO2表面LPCVD淀积上层掺杂PolySi；（4）光刻、ICP刻蚀上层掺杂PolySi，终止于中间层SiO2；干法刻蚀中间层SiO2，终止于下层掺杂PolySi；ICP刻蚀下层掺杂PolySi，终止于栅氧化层；去除光刻胶，形成PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构；（5）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；（6）在栅结构和栅氧化层表面LPCVD淀积SiO2覆盖层；（7）在SiO2覆盖层表面旋涂一层均匀的光刻胶；（8）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；（9）干法刻蚀栅表面的SiO2覆盖层，终止于上层PolySi；（10）干法刻蚀上层PolySi，终止于中间层SiO2；采用各向同性的湿法腐蚀，去除中间层SiO2以及侧壁部分残余SiO2层；（11）去除表面残留的全部光刻胶；（12）光刻、干法刻蚀源漏合金区，终止于硅衬底表面，去除光刻胶；（13）在硅表面溅射金属层，进行高温合金退火，形成栅源漏合金；（14）去除硅表面未形成合金的残留金属。所述步骤（1）中的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
射频LDMOS的PolySi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自上而下的PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除三明治栅结构上面PolySi/SiO2两层，形成PolySi薄栅结构。

【技术特征摘要】
1.射频LDMOS的PolySi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自上而下的PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构，经过栅自对准掺杂后，去除三明治栅结构上面PolySi/SiO2两层，形成PolySi薄栅结构。2.制备射频LDMOS的PolySi薄栅结构的方法，其特征于，包括如下步骤：（1）在栅氧化层表面LPCVD淀积下层掺杂PolySi；（2）对下层掺杂PolySi进行干氧热氧化，形成薄SiO2层；（3）在薄SiO2层表面LPCVD淀积上层掺杂PolySi；（4）光刻、ICP刻蚀上层掺杂PolySi，终止于中间层SiO2；干法刻蚀中间层SiO2，终止于下层掺杂PolySi；ICP刻蚀下层掺杂PolySi，终止于栅氧化层；去除光刻胶，形成PolySi/SiO2/PolySi三明治栅结构；（5）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；（6）在栅结构和栅氧化层表面LPCVD淀积SiO2覆盖层；（7）在SiO2覆盖层表面旋涂一层均匀的光刻胶；（8）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；（9）干法刻蚀栅表面的SiO2覆盖层，终止于上层PolySi；（10）干法刻蚀上层PolySi，终止于中间层SiO2；采用各向同性的湿法腐蚀，去除中间层SiO2以及侧壁部分残余...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪军，赵杨杨，王佃利，应贤炜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32