專利名稱：功率金屬氧化物場效應管的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種功率金屬氧化物場效應管的形成方法。
背景技術：
功率金屬氧化物場效應管具有功率低、開關速度快等特點，廣泛應用于電源的開關器件中。現有技術的功率金屬氧化物場效應管的形成方法如下請參考圖1，提供基底100，所述基底100包括第一區域I、與所述第一區域分立的第二區域II、以及位于第一區域I和第二區域II之間且與所述第一區域I和第二區域II 相鄰的第三區域III，所述第一區域I的線寬與第二區域II的線寬的比值為10 1，所述線寬為圖示的平行于基底100表面的寬度；所述第一區域I的基底100表面形成有第一絕緣層101，所述第二區域II的基底100表面形成有第二絕緣層103，所述第三區域III的基底100表面形成有柵絕緣層104 ；所述第一絕緣層101、第二絕緣層103、柵絕緣層104表面形成有的電極層105 ；所述電極層105表面形成有研磨阻擋層107 ；所述第三區域III的電極層105和研磨阻擋層107內形成有開口 111，所述開口 111暴露出柵絕緣層104表面；所述研磨阻擋層107表面形成有隔離層109，所述隔離層109填充滿所述開口 111。為使第一絕緣層101表面的電極層105不被破壞，并且暴露出第二絕緣層103，需要對圖1所示的隔離層109、研磨阻擋層107、電極層105進行研磨，現有技術中通常采用一次研磨的方法，在研磨結束后，如圖2所示，所述第一區域I暴露出研磨阻擋層107，所述第二絕緣層103表面還殘留有電極層105，造成后續形成的功率金屬氧化物場效應管的性能不穩定；或者如圖3所示，暴露出所述第二區域II的第二絕緣層103，所述第一區域I的部分電極層105被破壞，所述遭到破壞的電極層105在后續過程中可能發生脫落影響后續工藝步驟，從而造成功率金屬氧化物場效應管的性能不穩定。更多功率MOS場效應管的形成方法請參考公開號為“CN101777497A”的申請文件。
發明內容
本發明的實施例解決的問題是提供一種提高功率金屬氧化物場效應管的穩定性的形成方法。為解決上述問題，本發明的實施例提供了一種功率金屬氧化物場效應管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一區域和與所述第一區域分立的第二區域，所述第一區域的線寬大于第二區域的線寬，所述第一區域的基底表面形成有第一絕緣層，所述第二區域的基底表面形成有第二絕緣層，覆蓋所述第一絕緣層和第二絕緣層的電極層、覆蓋所述電極層的研磨阻擋層；執行第一研磨，去除部分所述第一區域的研磨阻擋層并暴露出所述第二區域的電極層；在所述第一研磨后，執行第二研磨，去除部分所述第一區域的研磨阻擋層并暴露出所述第二區域的第二絕緣層。可選地，所述第一區域的線寬與第二區域的線寬的比值為5 1 20 1。可選地，所述第一研磨采用第一研磨漿料，所述第一研磨漿料對隔離層的研磨速率為2300~2600A/min,對研磨阻擋層的研磨速率為600~800A/min;所述第二研磨采用第二研磨漿料，所述第二研磨漿料在電極層和研磨阻擋層之間的研磨選擇比大于30 1。可選地，所述研磨阻擋層的厚度為800A~1500 A。可選地，在所述第一研磨后，所述研磨阻擋層的厚度為大于150 A。可選地，在所述第二研磨后，所述研磨阻擋層的厚度為大于50 A。可選地，在所述第二研磨后，所述第二絕緣層的厚度為大于6700 A。可選地，所述基底還包括第三區域，所述第三區域位于所述第一區域和第二區域之間，且與所述第一區域和第二區域相鄰；所述第三區域的基底表面高于所述第一區域和第二區域的基底表面，所述第三區域的基底表面形成有柵絕緣層，所述柵絕緣層表面低于第一絕緣層和第二絕緣層表面；所述電極層還位于第三區域的所述柵絕緣層表面；所述研磨阻擋層還位于第三區域的所述電極層表面；所述第三區域的研磨阻擋層和電極層內形成有開口 ；所述研磨阻擋層表面還形成有隔離層，所述隔離層填充滿所述開口 ；執行第一研磨和第二研磨后，所述第三區域的隔離層表面低于第一區域的研磨阻擋層表面。與現有技術相比，本發明的實施例具有以下優點本發明的實施例在第一次研磨暴露出所述第一區域的研磨阻擋層和所述第二區域的電極層后，進行第二次研磨，所述第二研磨漿料在電極層和研磨阻擋層之間的研磨選擇比大于30 1。因此刻蝕所述第一區域的研磨阻擋層的速率較慢，直到暴露出所述第二區域的第二絕緣層，所述第一區域還存在研磨阻擋層。采用本發明的實施例的方法形成的功率金屬氧化物場效應管的第一絕緣層表面的電極層沒有遭到破壞，而且第二絕緣層表面也沒有電極層殘留，功率金屬氧化物場效應管的性能穩定。本發明的實施例還存在位于所述第一區域和第二區域之間且與所述第一區域和第二區域相鄰的第三區域，所述第三區域的電極層和研磨阻擋層內形成有開口，所述開口內填充滿隔離材料，用于后續形成電容。在本發明的實施例中，后續形成的所述開口內的隔離材料表面平整，形成的電容的穩定性好，功率金屬氧化物場效應管的性能穩定。
圖1 圖3是現有技術的功率金屬氧化物場效應管的形成方法的剖面結構示意圖；圖4是本發明的實施例的功率金屬氧化物場效應管的形成方法的流程示意圖；圖5 圖7是本發明的實施例的功率金屬氧化物場效應管的形成方法的剖面結構示意圖。
具體實施例方式由背景技術可知，現有技術中的功率金屬氧化物場效應管的形成方法中，通常采用一次研磨，在研磨結束后要么第二絕緣層表面還殘留有電極層，不利于后續工藝步驟；或者第一區域的部分電極層遭到破壞影響了功率金屬氧化物場效應管的穩定性。本發明實施例的發明人針對上述問題進行研究，由于研磨過程中會不可避免的研磨到整個基底表面的結構，本發明實施例的發明人發現采用兩次研磨，在第一研磨中，去除部分第一區域的研磨阻擋層和第二區域的電極層后，為了不破壞第一區域的電極層，并暴露出第二絕緣層，可以采用在所述電極層和所述研磨阻擋層之間的研磨選擇比大的研磨漿料進行第二研磨，在第二研磨過程中，僅去除一小部分第一區域的研磨阻擋層，使得第一區域的電極層保存完整，且可以暴露出第二絕緣層，避免了電極層被破壞，而導致的功率金屬氧化物場效應管的穩定性差的問題。進一步的，本發明實施例的發明人經過研究后，提供了一種功率金屬氧化物場效應管的形成方法。為使本發明實施例的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明的實施例利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖4示出了本發明具體實施例的功率金屬氧化物場效應管的形成方法的流程示意圖，包括步驟S201，提供基底，所述基底包括第一區域、與所述第一區域分立的第二區域、 以及位于第一區域和第二區域之間且與所述第一區域和第二區域相鄰的第三區域，所述第一區域的線寬大于第二區域的線寬，所述第三區域的基底表面高于所述第一區域和第二區域的基底表面；所述第一區域的基底表面形成有第一絕緣層，所述第二區域的基底表面形成有第二絕緣層，所述第三區域的基底表面形成有柵絕緣層，所述柵絕緣層表面低于所述第一絕緣層和第二絕緣層表面；所述第一絕緣層、第二絕緣層和柵絕緣層的表面形成有電極層；所述電極層的表面形成有研磨阻擋層；所述第三區域的電極層和研磨阻擋層內形成有開口，所述開口暴露出柵絕緣層表面；所述研磨阻擋層表面形成有隔離層，所述隔離層填充滿所述開口。步驟S203，執行第一研磨，去除部分隔離層、部分所述第一區域的研磨阻擋層、以及第二區域的研磨阻擋層，暴露出所述第二區域的電極層；步驟S205，在執行完所述第一研磨后，執行第二研磨，去除部分第一區域的研磨阻擋層、第二區域的電極層以及部分第三區域的隔離層，暴露出所述第二區域的第二絕緣層。具體請參考圖5 圖7，圖5 圖7示出了本發明實施例的功率金屬氧化物場效應管的形成方法的剖面結構示意圖。執行步驟S201，請參考圖5，提供基底300，所述基底包括第一區域I、與所述第一區域I分立的第二區域II、以及位于第一區域I和第二區域II之間且與所述第一區域I和第二區域II相鄰的第三區域III，所述第一區域I的線寬大于第二區域II的線寬，所述第三區域III的基底300表面高于所述第一區域I和第二區域II的基底300表面；所述第一區域I的基底300表面形成有第一絕緣層301，在所述第二區域II的基底300表面形成有第二絕緣層303，所述第三區域III的基底300表面形成有柵絕緣層305，所述柵絕緣層 305表面低于所述第一絕緣層301和第二絕緣層302表面；所述第一絕緣層301、第二絕緣層303和柵絕緣層304的表面形成有電極層305 ；所述電極層305的表面形成有研磨阻擋層307 ；所述第三區域III的電極層305和研磨阻擋層307內形成有開口 311，所述開口 311 暴露出柵絕緣層305表面；所述研磨阻擋層307表面形成有隔離層309，所述隔離層309填充滿所述開口 311。所述基底300為硅基底。所述基底300包括第一區域I、與所述第一區域I分立的第二區域II、以及位于第一區域I和第二區域II之間且與所述第一區域I和第二區域II相鄰的第三區域III，所述第一區域I的線寬大于第二區域II的線寬，所述第三區域III的基底300表面高于所述第一區域I和第二區域II的基底300表面。通常在形成功率金屬氧化物場效應管時，所述第一區域I的線寬和所述第二區域II的線寬的比值為5 1 20 1。 在本發明的實施例中，所述第一區域的線寬為300μπι，所述第二區域的線寬為30μπι，線寬的比值為10 I0需要說明的是，在本發明的實施例中，所述線寬指的是與圖示的與基底表面平行的方向寬度。所述第一絕緣層301位于第一區域I的基底300表面。所述第一絕緣層301的材料為氧化物，例如二氧化硅等。所述第一絕緣層301的形成方法為沉積工藝，例如物理或化學沉積，或者熱氧化生長工藝。在本發明的實施例中，所述第一絕緣層的方法為熱氧化生長工藝。所述第二絕緣層303位于第二區域II的基底300表面。所述第二絕緣層303的材料為氧化物，例如二氧化硅等。所述第二絕緣層303的形成方法為沉積工藝，例如物理或化學沉積，或者熱氧化生長工藝。在本發明的實施例中，所述第一絕緣層的方法為熱氧化生
長工藝。在本發明的實施例中，所述第一絕緣層301和第二絕緣層303的厚度相同，為 7700 Α,第一絕緣層線寬301和第二絕緣層303的線寬的比值與第一區域I和第二區域II 的線寬比值相同，為10 1。所述柵絕緣層304形成在所述第三區域III的基底300表面，用于隔離電極層305 和基底300。所述柵絕緣層304表面低于所述第一絕緣層301和第二絕緣層303表面。在本發明的實施例中，所述柵絕緣層304的形成方法為沉積工藝，所述柵絕緣層304的材料與所述第一絕緣層301、第二絕緣層303的材料相同，為二氧化硅，所述柵絕緣層304的厚度為 470 Α。所述電極層305形成在所述第一絕緣層301、第二絕緣層303和柵絕緣層304的表面。所述電極層305的材料為多晶硅。所述研磨阻擋層307形成在所述電極層305表面，用于保護第一區域I的電極層 305在后續過程中不被第一研磨和第二研磨損害；所述研磨阻擋層307的材料為氮化硅，所述研磨阻擋層307的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學沉積；由于所述柵絕緣層304表面低于所述第一絕緣層301和第二絕緣層303表面，因此采用沉積工藝形成的位于第三區域III的研磨阻擋層307表面低于所述第一區域I和第二區域II的研磨阻擋層307表面； 考慮到所述研磨阻擋層307用于在后續過程中作為第一研磨和第二研磨的停止層，所述研磨阻擋層307太薄，不足以作為后續第一次研磨的停止層或者不足以作為后續第二次研磨的停止層；所述研磨阻擋層307太厚，不利于節省工藝時間。因此，在本發明的實施例中，所述研磨阻擋層307的厚度為800A~1500 A。所述開口 311形成于所述第三區域III的電極層305和研磨阻擋層307內，所述開口 311暴露出所述柵絕緣層304表面，所述開口 311用于后續填充隔離材料。所述隔離層309形成在所述研磨阻擋層307表面。在本發明的實施例中，所述隔離層309還用于填充滿所述開口 311，用于后續過程中形成電容。所述隔離層309的形成步驟為采用正硅酸乙酯(TEOS)作為原材料在所述研磨阻擋層307表面形成，所述隔離層 309的材料為氧化硅。需要說明的是，為在后續過程中形成電容，需要去除部分第三區域III的隔離層 309。本發明實施例的發明人經研究發現，若直接采用蝕刻的方法去除部分所述第三區域 III的隔離層309，所述開口 311中的隔離材料表面會存在凹坑，影響功率金屬氧化物場效應管的穩定性，而采用研磨的方法形成電容則不會存在上述問題。因此，在本發明的實施例中，還可以通過后續的第一研磨、第二研磨形成電容。執行步驟S203，請參考圖6，執行第一研磨，去除部分隔離層309、部分所述第一區域I的研磨阻擋層307、以及第二區域II的研磨阻擋層307，暴露出所述第二區域II的電極層305。由于第一區域I的第一絕緣層301和第二區域II的第二絕緣層303具有不同的線寬，覆蓋第一絕緣層301的電極層305、研磨阻擋層307的線寬也不同于覆蓋第二絕緣層 303的電極層305、研磨阻擋層307的線寬，且所述第三區域III的研磨阻擋層307的表面低于所述第一區域I和第二區域II的研磨阻擋層307的表面，因此在執行第一研磨時，第一區域I的研磨阻擋層307的研磨速率不同于第二區域II的研磨阻擋層307的研磨速率。考慮到后續執行第二研磨時，為暴露出第二絕緣層，不可避免的也會去除部分第一區域I的研磨阻擋層307。因此在執行完第一研磨后，所述第一區域I的研磨阻擋層307 的厚度不能太小。所述第一區域I的研磨阻擋層307的厚度太小，那么在后續執行第二研磨時，所述第一區域I的研磨阻擋層307被完全去除，所述第一區域I的電極層305將會遭到破壞，從而影響功率金屬氧化物場效應管的穩定性。因此，本發明實施例的發明人經過大量的實驗研究后發現，當執行完所述第一研磨后，所述第一區域I的研磨阻擋層307的厚度為大于150 A時，可以避免第二研磨時不破壞第一區域I的電極層305。在本實施例中，第一研磨的具體步驟為采用第一研磨漿料研磨所述隔離層309 和研磨阻擋層307，所述第一研磨漿料對隔離層309的研磨速率為2300~2600A/min,對研磨阻擋層307的研磨速率為600~800A/min,當暴露出第二區域II的電極層305時，所述第一研磨結束，此時所述第一區域I的研磨阻擋層307還有殘余，厚度大于150 A。執行步驟S205，請參考圖7，在執行完所述第一研磨后，執行第二研磨，去除部分第一區域I的研磨阻擋層307、第二區域II的電極層305以及部分第三區域III的隔離層 309，暴露出所述第二區域II的第二絕緣層303。
在執行完所述第一研磨后，執行第二研磨。在所述第二研磨時采用第二研磨漿料。考慮到執行第二研磨去除第二區域II的電極層305，暴露出第二絕緣層303時， 不可避免的會去除部分第一區域I的研磨阻擋層307，而所述第一區域I的研磨阻擋層307 用于保護第一區域I的電極層305不被破壞。因此，在本發明的實施例中，需要選擇在電極層305和研磨阻擋層307之間的研磨選擇比大的研磨漿料作為第二研磨漿料，即所述第二研磨漿料在研磨相同面積的電極層305和研磨阻擋層307時，在相同時間內研磨去除的電極層305的厚度大于去除的研磨阻擋層307的厚度；并且綜合考慮到第一區域I的線寬大于第二區域II的線寬，對所述第一區域I的研磨阻擋層307和所述第二區域II的電極層 305進行第二次研磨時的研磨速率也會有一定的影響，為使第二次研磨結束后，所述第一區域I的電極層305不遭受破壞，并且暴露出第二絕緣層303，通常選取的第二研磨漿料在電極層305和研磨阻擋層307之間的研磨選擇比大于30 1。所述第二研磨的具體步驟為研磨所述第一區域I的研磨阻擋層307、所述第二區域II的電極層305以及第三區域III的隔離層309，直至暴露出所述第二區域II的第二絕緣層303。執行完所述第二研磨后，暴露出所述第二絕緣層303，所述第一區域I還殘留有部分研磨阻擋層307。本發明實施例的發明人經過反復的實驗研究后發現，當所述部分研磨阻擋層的厚度大于50 A時，可以有效的保護所述第一區域I的電極層305不被破壞，并且當所述第二絕緣層303的厚度大于6700 A時，功率金屬氧化物場效應管的穩定性好。需要說明的是，在第二研磨后，所述第三區域III的表面還存在一薄層的隔離層 309。為在所述開口 311內形成電容，會在后續工藝中通過濕法蝕刻的方法去除所述一薄層的隔離層309。在本發明的實施例中，所述電容的形成步驟為采用氫氟酸去除所述一薄層的隔離層309 ；然后采用熱磷酸去除研磨阻擋層307。所述開口 311內的隔離材料表面平整，形成的所述電容的穩定性好，不會影響到功率金屬氧化物場效應管的良率。上述步驟完成后，本發明的實施例功率金屬氧化物場效應管的制作完成。綜上，本發明的實施例具有以下優點本發明的實施例在第一研磨暴露出所述第一區域的研磨阻擋層和所述第二區域的電極層后，進行第二研磨，所述第二研磨漿料在電極層和研磨阻擋層之間的研磨選擇比大于30 1。因此刻蝕所述第一區域的研磨阻擋層的速率較慢，直到暴露出所述第二區域的第二絕緣層，所述第一區域還存在研磨阻擋層。采用本發明的實施例的方法形成的功率金屬氧化物場效應管的第一絕緣層表面的電極層沒有遭到破壞，而且第二絕緣層表面也沒有電極層殘留，功率金屬氧化物場效應管的性能穩定。本發明的實施例還存在位于所述第一區域和第二區域之間且與所述第一區域和第二區域相鄰的第三區域，所述第三區域的電極層和研磨阻擋層內形成有開口，所述開口內填充滿隔離材料，用于后續形成電容。在本發明的實施例中，后續形成的所述開口內的隔離材料表面平整，形成的電容的穩定性好，功率金屬氧化物場效應管的性能穩定。本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種功率金屬氧化物場效應管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一區域和與所述第一區域分立的第二區域，所述第一區域的線寬大于第二區域的線寬，所述第一區域的基底表面形成有第一絕緣層，所述第二區域的基底表面形成有第二絕緣層，所述第一絕緣層和第二絕緣層表面形成有電極層、所述電極層表面形成有研磨阻擋層； 其特征在于，還包括執行第一研磨，去除部分所述第一區域的研磨阻擋層并暴露出所述第二區域的電極層；在所述第一研磨后，執行第二研磨，去除部分所述第一區域的研磨阻擋層并暴露出所述第二區域的第二絕緣層。
2.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，所述第一區域的線寬與第二區域的線寬的比值為5 1 20 1。
3.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于， 所述第一研磨采用第一研磨漿料，所述第一研磨漿料對隔離層的研磨速率為2300~2600A/min,對研磨阻擋層的研磨速率為600~800A/min;所述第二研磨采用第二研磨漿料，所述第二研磨漿料在電極層和研磨阻擋層之間的研磨選擇比大于30 1。
4.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，所述研磨阻擋層的厚度為800A~1500 A。
5.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，在所述第一研磨后，所述研磨阻擋層的厚度為大于150 A。
6.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，在所述第二研磨后，所述研磨阻擋層的厚度為大于50 A。
7.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，在所述第二研磨后，所述第二絕緣層的厚度為大于6700 A。
8.如權利要求1所述的功率金屬氧化物場效應管的形成方法，其特征在于，所述基底還包括第三區域，所述第三區域位于所述第一區域和第二區域之間，且與所述第一區域和第二區域相鄰；所述第三區域的基底表面高于所述第一區域和第二區域的基底表面，所述第三區域的基底表面形成有柵絕緣層，所述柵絕緣層表面低于第一絕緣層和第二絕緣層表面；所述電極層還位于第三區域的所述柵絕緣層表面；所述研磨阻擋層還位于第三區域的所述電極層表面；所述第三區域的研磨阻擋層和電極層內形成有開口 ；所述研磨阻擋層表面還形成有隔離層，所述隔離層填充滿所述開口 ；執行第一研磨和第二研磨后，所述第三區域的隔離層表面低于第一區域的研磨阻擋層表面。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種功率金屬氧化物場效應管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一區域和與所述第一區域分立的第二區域，所述第一區域的線寬大于第二區域的線寬，所述第一區域的基底表面形成有第一絕緣層，所述第二區域的基底表面形成有第二絕緣層，所述第一絕緣層和第二絕緣層表面形成有電極層、所述電極層表面形成有研磨阻擋層；執行第一研磨，去除部分所述第一區域的研磨阻擋層并暴露出所述第二區域的電極層；在所述第一研磨后，執行第二研磨，暴露出所述第一區域的研磨阻擋層和所述第二區域的第二絕緣層。本發明實施例的形成方法有效提高了功率金屬氧化物場效應管的穩定性。
文檔編號H01L21/321GK102222614SQ201110172460
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者劉瑋蓀, 紀登峰 申請人:上海宏力半導體制造有限公司