半导体器件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件的制备方法，包括：提供包括原胞区和非原胞区的半导体衬底；在非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，且两者之间具有间隙，在两个场氧及间隙上形成半导体层；对原胞区进行阱注入形成阱区；在原胞区内形成工作结构，在非原胞区上形成保护结构；在工作结构和保护结构上形成层间介质层，并在工作结构、第一场氧和第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在层间介质层上形成与接触孔连接的金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构。通过第一场氧和第二场氧可以使得金属互连打开区域处于两个场氧之间的间隙上方区域，且由于该区域与原胞区的高度差仅为半导体层高度，因而可以降低半导体层被损坏的风险。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的制备方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种半导体器件的制备方法。
技术介绍
半导体器件通常包括工作结构和对工作结构进行保护的保护结构，如金属-氧化物-半导体场效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，以下简称MOS管)在生产、组装、测试或搬运过程中都有可能生成静电，当静电电压较高时，会损坏MOS管，因此通常增加二极管作为静电保护(ESD)结构与MOS管并联以保护MOS管。在半导体器件的具体制备工艺中，通常是在半导体衬底的非原胞区形成场氧，作为隔离环，以场氧为掩膜对半导体衬底进行自对准阱注入以在原胞区形成阱区，并在场氧上淀积半导体层，对半导体层进行掺杂而在非原胞区上形成保护结构，以及在阱区进行掺杂而在原胞区内形成工作结构，接着淀积一层层间介质层并在层间介质层中形成接触孔以引出电极。在上述工艺过程中，为实现自对准掩膜阱注入，场氧需达到一定的厚度，设为h1，而淀积在场氧上的半导体层也具有一定的厚度，设为h2，即在半导体衬底上，非原胞区上的保护结构的表面比原胞区内的工作结构的表面高h1+h2(如8000A)，而层间介质层的上表面是平整的，这就使得非原胞区上的保护结构上方的层间介质层的厚度比原胞区上方的层间介质层厚度小h1+h2，导致保护结构上方的层间介质层较薄，这样在后续工艺中，如在形成金属层并对金属层进行刻蚀的过程中，由于层间介质层容易被损耗，使得保护结构很容易暴露在外而损伤保护结构，导致半导体器件可靠性失效。r>
技术实现思路
基于此，有必要针对目前半导体器件制备方法形成的半导体器件中保护结构上方的层间介质层较薄的技术问题，提出了一种新的半导体器件的制备方法。一种半导体器件的制备方法，半导体器件包括工作结构和对工作结构进行保护的保护结构，制备方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括原胞区和非原胞区；在非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，第一场氧与第二场氧之间具有间隙，在第一场氧、第二场氧和间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层；以半导体层、第一场氧和第二场氧为掩膜对原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入，在原胞区的半导体衬底内形成阱区；对阱区进行掺杂以在原胞区内形成工作结构，对半导体层进行掺杂以在非原胞区上形成保护结构；在工作结构和保护结构上形成层间介质层，并在工作结构、第一场氧和第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在层间介质层上形成与接触孔连接的金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构。在其中一个实施例中，在第一场氧、第二场氧和间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层之前，还包括：在间隙上形成栅氧化层，并在第一场氧、第二场氧和栅氧化层上形成多晶硅栅层；在第一场氧、第二场氧和间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层，包括：在多晶硅栅层上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层。在其中一个实施例中，多晶硅栅层的厚度取值范围为400A～600A。在其中一个实施例中，工作结构为VDMOS管，在对原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入之前，还包括：在原胞区的半导体衬底内形成沟槽，并在沟槽内壁形成栅氧化层，以及在沟槽内填充多晶硅栅。在其中一个实施例中，沟槽底壁的栅氧化层厚度小于沟槽侧壁和间隙上的栅氧化层厚度。在其中一个实施例中，沟槽底壁的栅氧化层厚度为沟槽侧壁或间隙上的栅氧化层厚度的70％，且随着栅氧化层厚度的增加，该比例逐渐减小。在其中一个实施例中，保护结构为二极管，对阱区进行掺杂以在原胞区内形成工作结构，对半导体层进行掺杂以在非原胞区上形成保护结构，包括：对阱区进行第二导电类型掺杂形成源区，对半导体层的部分区域进行第二导电类型掺杂以形成并列的第一导电类型半导体结构和第二导电类型半导体结构。在其中一个实施例中，在工作结构和保护结构上形成层间介质层，并在工作结构、第一场氧和第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在层间介质层上形成与接触孔连接的金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构，包括：在源区、沟槽、第一导电类型半导体结构和第二导电类型半导体结构上形成层间介质层，在源区上方的层间介质层上形成第一接触孔并引出与源区连接的源极，在沟槽上方的层间介质层上形成第二接触孔并引出与多晶硅栅连接的栅极，在第一场氧上方的层间介质层上形成第三接触孔并引出二极管的第一极，在第二场氧上方的层间介质层上形成第四接触孔并引出二极管的第二极，在层间介质层上形成金属互连层，使第一极与源极连接，第二极与栅极连接。在其中一个实施例中，半导体层形成多个第一导电类型半导体结构和多个第二导电类型半导体结构，第一导电类型半导体结构和第二导电类型半导体结构交替设置，从位于第一场氧上方最外端的半导体结构引出二极管的第一极，并从位于第二场氧上方最外端的半导体结构引出二极管的第二极。在其中一个实施例中，原胞区位于半导体衬底的中间位置，非原胞区位于半导体衬底的外围且包围原胞区。上述半导体器件的制备方法，通过在非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，第一场氧与第二场氧之间具有间隙，在第一场氧、第二场氧和间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层，并在后续工艺中，在工作结构、第一场氧和第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在层间介质层上形成与接触孔连接的金属互连层，通过金属互连层和接触孔连接工作结构和保护结构。其中，通过在非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，并在第一场氧和第二场氧上方的层间介质层上形成接触孔，可以使得金属互连打开区域处于第一场氧与第二场氧之间的间隙上方区域，且由于该区域与原胞区的高度差仅为半导体层高度，因而可以保证半导体层上具有较多的介质剩余，后续金属互连刻蚀时不会损坏到半导体层，从而可以保证保护结构的可靠性，进而提高半导体器件的可靠性。附图说明图1a-图1c为一个实施例中半导体器件制备方法的相关步骤对应的器件截面示意图；图2为另一个实施例中半导体器件的制备方法的流程图；图3a-图3i为另一个实施例中半导体器件制备方法的相关步骤对应的器件截面示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制备方法，所述半导体器件包括工作结构和对所述工作结构进行保护的保护结构，其特征在于，所述制备方法包括：/n提供半导体衬底，所述半导体衬底包括原胞区和非原胞区；/n在所述非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，所述第一场氧与所述第二场氧之间具有间隙，在所述第一场氧、所述第二场氧和所述间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层；/n以所述半导体层、所述第一场氧和所述第二场氧为掩膜对所述原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入，在所述原胞区的半导体衬底内形成阱区；/n对所述阱区进行掺杂以在所述原胞区内形成所述工作结构，对所述半导体层进行掺杂以在所述非原胞区上形成所述保护结构；/n在所述工作结构和所述保护结构上形成层间介质层，并在所述工作结构、所述第一场氧和所述第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在所述层间介质层上形成与所述接触孔连接的金属互连层，通过所述金属互连层和所述接触孔连接所述工作结构和所述保护结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制备方法，所述半导体器件包括工作结构和对所述工作结构进行保护的保护结构，其特征在于，所述制备方法包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括原胞区和非原胞区；
在所述非原胞区上形成第一场氧和第二场氧，所述第一场氧与所述第二场氧之间具有间隙，在所述第一场氧、所述第二场氧和所述间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层；
以所述半导体层、所述第一场氧和所述第二场氧为掩膜对所述原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入，在所述原胞区的半导体衬底内形成阱区；
对所述阱区进行掺杂以在所述原胞区内形成所述工作结构，对所述半导体层进行掺杂以在所述非原胞区上形成所述保护结构；
在所述工作结构和所述保护结构上形成层间介质层，并在所述工作结构、所述第一场氧和所述第二场氧上方的层间介质层内形成接触孔，在所述层间介质层上形成与所述接触孔连接的金属互连层，通过所述金属互连层和所述接触孔连接所述工作结构和所述保护结构。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一场氧、所述第二场氧和所述间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层之前，还包括：
在所述间隙上形成栅氧化层，并在所述第一场氧、所述第二场氧和所述栅氧化层上形成多晶硅栅层；
所述在所述第一场氧、所述第二场氧和所述间隙上形成具有第一导电类型掺杂的半导体层，包括：
在所述多晶硅栅层上形成所述具有第一导电类型掺杂的半导体层。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述多晶硅栅层的厚度取值范围为400A～600A。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述工作结构为VDMOS管，在对所述原胞区的半导体衬底进行第一导电类型阱注入之前，还包括：
在所述原胞区的半导体衬底内形成沟槽，并在所述沟槽内壁形成栅氧化层，以及在所述沟槽内填充多晶硅栅。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沟槽底壁的栅氧化层厚度小于所述沟槽侧壁和所述间隙上的栅氧化层厚度。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖远宝，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32