大厚度氧化层场板结构制造技术

一种大厚度氧化层场板结构，它包括硅基板、嵌入硅基板的大厚度场氧化层、大厚度场氧化层与器件有源区间的掺杂保护环，以及淀积在大厚度场氧化层上的高掺杂多晶硅或金属场板；所述的场氧化层为二氧化硅层，氧化层厚度介于1微米和60微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到700微米之间；它具有能有效缓解表面介质层的应力开裂，提高器件可靠性等特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体产品结构，尤其是一种带保护环的平面型大厚度氧化层场板结构。
技术介绍
场板是用来提高半导体元器件抗高电压击穿能力的常用终端保护结构。在高压器件中，需要在多晶硅或金属场板下形成大厚度的二氧化硅以降低场板终端的垂直电场强度，提高击穿电压。目前使用的方法都是热生长或常压淀积二氧化硅，其存在的缺点是前者难于生长出1700V以上高压器件所需要的大厚度二氧化硅；后者虽然可以淀积出数微米厚的二氧化硅膜，但所采用的常压淀积技术属于后道工艺，只能用于制作金属场板，而且这种工艺会在硅衬底平面上形成很高的台阶，造成金属层爬坡困难和表面介质层的应力开裂，影响成品率和器件可靠性，因此在可实现的场板氧化层厚度和击穿耐压方面仍存在很大限制。鉴于此，需要提出一种可制作低台阶高度的大厚度二氧化硅层技术，以提高器件的高压击穿特性和可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种有效缓解表面介质层的应力开裂，提高器件可靠性的大厚度氧化层场板结构。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括硅基板、嵌入硅基板的大厚度场氧化层、大厚度场氧化层内侧、与器件有源区相邻的掺杂保护环，以及淀积在大厚度场氧化层上的高掺杂多晶硅或金属场板。所述的场氧化层为二氧化硅层，氧化层厚度介于1微米和60微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到700微米之间。所述的在靠器件有源区方向的厚氧化层内侧或两侧，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环。所述的在厚氧化层内侧、即靠器件有源区方向，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环。所述的在场氧化层上淀积一定厚度高掺杂多晶硅或金属形成场板；高掺杂多晶硅或金属的厚度在0. 4微米和5微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到 700微米之间。本技术具有以下优点它利用微机械加工中常用的深槽刻蚀技术，通过刻槽后氧化和在槽中低压淀积二氧化硅的方法，可以形成厚达数十微米的二氧化硅场氧化层， 理论上可以适用于600V至20000V间的各种高压器件的终端结构；而且该氧化层嵌埋于硅基板中，多晶硅或金属场板不存在爬坡问题，并可以有效缓解表面介质层的应力开裂，提高器件的可靠性。附图说明图1是本技术所述的离子注入形成保护环的示意图；图2是本技术所述光刻掩膜结合刻蚀技术在场氧区形成深沟槽的示意图；图3是本技术所述将沟槽壁硅区完全氧化形成二氧化硅沟槽壁的示意图；图4是本技术在二氧化硅沟槽中用低压化学气相淀积方法填充满二氧化硅示意图；图5是本技术将厚场氧区和其他区域通过化学机械抛光实现平面化后淀积多晶硅或金属场板形成最终结构后的示意图；图6是另一将厚场氧区和其他区域通过化学机械抛光实现平面化后淀积多晶硅或金属场板形成最终结构后的示意具体实施方式以下结合附图对本技术作详细的介绍本技术所述的大厚度氧化层场板结构，它包括硅基板、嵌入硅基板的大厚度场氧化层、大厚度场氧化层内侧、与器件有源区相邻的掺杂保护环，以及淀积在大厚度场氧化层上的高掺杂多晶硅或金属场板。所述的场氧化层为二氧化硅层，氧化层厚度介于1微米和60微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到700微米之间。所述的在靠器件有源区方向的厚氧化层内侧或两侧，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环。所述的在厚氧化层内侧、即靠器件有源区方向，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环。所述的在场氧化层上淀积一定厚度高掺杂多晶硅或金属形成场板；高掺杂多晶硅或金属的厚度在0. 4微米和5微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到 700微米之间。所述的大厚度氧化层场板结构是通过如下制造方法来完成的，见图1-图6所示， 所述的方法包括以下步骤第一步，提供硅基板，利用光刻和离子注入在该硅基板上形成掺杂区域，与硅基板形成PN结保护环；第二步，通过高温扩散过程将掺杂区域扩大；第三步， 利用光刻掩膜版在器件有源区外侧、包含部分保护环区域定义大厚度场氧化层区域和其中的深沟槽阵列图形，用刻蚀工艺形成由薄硅壁隔开的深沟槽阵列；第四步，利用高温氧化工艺将沟槽间的薄硅壁完全氧化，形成由二氧化硅壁隔开的深沟槽阵列；第五步，利用气相淀积技术在沟槽中淀积二氧化硅材料将沟槽填平；第六步，利用化学机械抛光技术将表面磨平，形成嵌入硅基板中的平面型大厚度场氧化层结构；第七步，在场氧化层上淀积一定厚度高掺杂多晶硅或金属形成场板。本技术利用第一步和第二步工序，在靠器件有源区方向的厚氧化层内侧或两侧，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环；该第一步和第二步工序可以在所述第三步工序前进行，也可以将其放在第六步工序后、即形成厚氧化层结构后进行。所述利用第一步和第二步工序在厚氧化层内侧、即靠器件有源区方向，利用离子注入和高温扩散工艺形成掺杂区域，并和硅基板间形成PN结作为保护环；该掺杂区域的掺杂浓度在kl4/cm3和kl9/cm3之间，杂质为硼、磷或砷。所述利用第三步工序形成的沟槽列阵具有合适的沟槽深度、宽度和壁厚；所述的沟槽深度范围在1微米和60微米之间、宽度范围在1微米到8微米之间、壁厚范围在0. 5 微米和2微米之间；列阵的轴向宽度在40微米到700微米之间。所述利用第四步工序通过高温氧化、即干氧或湿氧将硅壁完全氧化成二氧化硅， 氧化温度在1000°c至1150°C之间，时间在0. 5小时至5小时之间。本技术所述第五步工序中通过化学气相淀积方法在沟槽中填充高纯度二氧化硅并通过高温退火致密得到高击穿强度的二氧化硅介质。本技术所述第六步工序中利用化学机械抛光技术将表面磨平，形成嵌入硅基板中的平面型大厚度氧化层结构。本技术所述的第七步工序中，在场氧化层上淀积一定厚度高掺杂多晶硅或金属形成场板；高掺杂多晶硅或金属的厚度在0. 4微米和5微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到700微米之间。所述的带保护环的平面型大厚度场氧化层结构包括硅基板、嵌入硅基板的大厚度场氧化层、大厚度场氧化层内侧、与器件有源区相邻的掺杂保护环，以及淀积在大厚度场氧化层上的高掺杂多晶硅或金属场板。所述的场氧化层为二氧化硅层，氧化层厚度介于1微米和60微米之间，从器件有源区向外的轴向延伸长度在40微米到700微米之间。实施例1 请参图1，本技术带保护环的平面型大厚度二氧化硅层场板结构的制造方法的第一步骤，于硅(Si)基板上通过光刻掩膜和离子注入方法形成保护环10(图中所示为P保护环)，保护环掺杂浓度在kl4/cm3和kl9/cm3之间，杂质可以为硼、磷或砷， 离子注入能量在50千伏至2兆伏特之间。请参照图2，本技术带保护环的平面型大厚度二氧化硅层场板结构的制造方法的第二步骤和第三步骤，利用高温工艺将保护环10掺杂区域扩大，使之与硅衬底形成3 至10微米深的PN结，再利用光刻工艺在该保护环10的外侧定义厚场氧化层区域中的沟槽区，使用刻蚀方法刻出一定深度的沟槽，沟槽深度范围在1微米和60微米之间、宽度范围在 1微米到8微米之间、壁厚范围在0. 5微米和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大厚度氧化层场板结构，其特征在于它包括一硅基板、嵌入硅基板的大厚度场氧化层、大厚度场氧化层内侧、与器件有源区相邻的掺杂保护环，以及淀积在大厚度场氧化层上的高掺杂多晶硅或金属场板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，
申请(专利权)人：嘉兴斯达半导体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33