專利名稱：增加mos柵控制晶體管原胞密度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體分立器件的制作方法，尤其是涉及一種增 加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法。
技術(shù)背景目前在功率MOSFET、 IGBT、 MCT等功率器件的制作過程中，有源 區(qū)結(jié)構(gòu)通常是在柵氧化層上淀積多晶硅，然后對(duì)多晶硅光刻，在刻蝕出的 窗口內(nèi)注入第一種雜質(zhì)離子，擴(kuò)散形成第一種雜質(zhì)層，再進(jìn)行第二種雜質(zhì) 的離子注入及擴(kuò)散，淀積絕緣介質(zhì)層，最后光刻源極孔或發(fā)射極孔。由于 源極孔或發(fā)射極孔是位于窗口的中間位置，源極孔或發(fā)射極孔與多晶硅之 間的距離受光刻套刻偏差的限制，源極孔或發(fā)射極孔孔口與多晶硅之間的 距離在1.5um以上。加之源極孔或發(fā)射極孔的尺寸又受到光刻條件限制， 因此源極孔或發(fā)射極孔的孔口寬度通常在2um以上，再加上兩次光刻工藝 窗口的偏差，使多晶硅之間的窗口間距實(shí)際上往往超過6um，造成有源區(qū) 單位面積內(nèi)原胞數(shù)量減少，電流密度降低。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能增加MOS柵控制晶體管有源區(qū)單位面積 內(nèi)原胞數(shù)量的制作方法。本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是 一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步驟進(jìn)行，(1) 、柵氧化將清潔處理后的硅片進(jìn)行柵氧化形成柵氧化層，厚度在200 A 2000 A;(2) 、多晶硅淀積在柵氧化層上淀積多晶硅層，厚度控制在2000A 10000 A;(3) 、離子摻雜對(duì)多晶硅jf進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層；(4) 、形成第一層絕緣介質(zhì)層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質(zhì)層，第一層絕緣介質(zhì)層的厚度控制在4000A 15000A;
(5) 、光刻光刻和刻蝕第一層絕緣介質(zhì)層和多晶硅層，形成窗口，窗口寬度控制在1.2um 4 um;(6) 、第一雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第一種雜質(zhì)離子注入窗口內(nèi)，高溫 擴(kuò)散形成第一雜質(zhì)層；(7) 、第二雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第二種雜質(zhì)離子注入窗口內(nèi)，高溫 擴(kuò)散形成第二雜質(zhì)層；(8) 、第二層絕緣介質(zhì)層的淀積和回流在硅片表面淀積第二層絕緣介質(zhì)層，第二層絕緣介質(zhì)層的厚度控制在4000A 15000A，然后進(jìn)行回流處理；(9) 、第二層絕緣介質(zhì)層刻蝕各向異性刻蝕第二層絕緣介質(zhì)層，形成 第二層絕緣介質(zhì)側(cè)壁層；柳、源區(qū)硅刻蝕刻蝕第二雜質(zhì)層形成源極孔或發(fā)射極孔，且源極孔或 發(fā)射極孔的深度超過第二種雜質(zhì)層；(11)、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層形成電極。 本發(fā)明在多晶硅淀積后生成第一層絕緣介質(zhì)層，在多晶硅刻蝕后淀積 第二層絕緣介質(zhì)層，通過第一層絕緣介質(zhì)層對(duì)后續(xù)多晶硅上表面及源極金 屬或發(fā)射極金屬進(jìn)行隔離，而第二層絕緣介質(zhì)側(cè)壁層則對(duì)后續(xù)多晶硅側(cè)壁 及源極金屬或發(fā)射極金屬進(jìn)行隔離，因此可直接通過刻蝕工藝形成源極孔 或發(fā)射極孔。本發(fā)明由于不需光刻源極孔或發(fā)射極孔，窗口寬度可以控制在1.2um 4um之間，有源區(qū)單位面積內(nèi)可增加原胞的數(shù)量，使有源區(qū)單 位面積上的電流密度增加10%以上，因此在器件各項(xiàng)參數(shù)不變的情況下可 將管芯做的更小。本發(fā)明取消了源極孔或發(fā)射極孔光刻工藝，其尺寸不受 工藝精度的限制，也不受光刻套刻偏差的限制，工藝更簡單，可降低制作 成本。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，按以下步驟進(jìn)行，(1) 、柵氧化將清潔處理后的硅片放入高溫爐內(nèi)，在95CrC 105(TC 條件下進(jìn)行柵氧化，形成柵氧化層，柵氧化層的厚度在500A 2000A。(2) 、多晶硅淀積將硅片放入淀積爐內(nèi)，利用低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)在柵氧化層上淀積多晶硅層，多晶硅層的厚度控制在2000A 10000 A，該厚度一般可控制在4200 A 7000 A，可根據(jù)器件的設(shè)計(jì)要求 確定多晶硅層的具體厚度。(3) 、離子摻雜將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，在9ocrc ioocrc對(duì)多晶硅層進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層。(4) 、形成第一層絕緣介質(zhì)層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層的厚度控制在4000A 15000A。該第一層絕緣介質(zhì)層是將硅片放入高溫爐內(nèi)，在95crc ii5crc下，對(duì)摻雜后的多晶硅層進(jìn)行氧化形成氧化層，對(duì)后續(xù)多晶硅上表面及源極金屬或發(fā)射極金屬進(jìn)行隔離，最好該氧化層的厚度在500A 10000A。本發(fā)明的第一層絕緣介質(zhì)層還可以是先將硅片放入高溫爐內(nèi)，在950r ii5crc下，對(duì)摻雜后的多晶硅層進(jìn)行氧化形成氧化層，氧化層厚度在500 A 2000 A，再將硅片放入淀積爐內(nèi)，用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積 (PECVD)，在氧化層上淀積絕緣層，絕緣層的厚度在4000A 15000A, 最好在9000A 10000A，該絕緣層可采用常規(guī)磷硅玻璃或硼磷硅玻璃， 通過該氧化層能保證多晶硅層與絕緣層之間有良好的結(jié)合力。(5) 、光刻按常規(guī)工藝在第一層絕緣介質(zhì)層涂覆光刻膠、掩膜、顯影、 刻蝕第一層絕緣介質(zhì)層和多晶硅層，形成窗口，該窗口寬度控制在1.2um 4 um。(6) 、第一雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第一種雜質(zhì)離子通過離子注入機(jī)注 入窗口內(nèi)，該第一種雜質(zhì)離子可采用硼離子或磷離子，當(dāng)采用硼離子時(shí)其注入能量在30KeV 120KeV，注入劑量在5E12 5E14;若采用磷離子 時(shí)，其注入能量在30KeV 180KeV，注入劑量在5E12 5E14，然后在 10O(TC 125CTC進(jìn)行擴(kuò)散形成第一雜質(zhì)層。(7) 、第二雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第二種雜質(zhì)離子通過離子注入機(jī)注入 窗口內(nèi)，該第二種雜質(zhì)離子的類型與第一種雜質(zhì)離子類型不同，可采用磷 離子或砷離子，或采用硼離子或二氟化硼離子等，再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，在9ocrc iiocrc溫度下擴(kuò)散形成第二雜質(zhì)層。(8) 、第二層絕緣介質(zhì)層淀積和回流將硅片放入淀積爐內(nèi)，用等離子 增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)，在硅片表面淀積第二層絕緣介質(zhì)層，該第
二層絕緣介質(zhì)層采用常規(guī)的磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，為達(dá)到回流處理時(shí)使 第二層絕緣介質(zhì)層表面較為平坦，最好選用硼磷硅玻璃，第二層絕緣介質(zhì)層厚度在4000 A 15000 A，最好在6000 A 10000 A;通過對(duì)第二層 絕緣介質(zhì)層厚度的控制，即可阻擋可動(dòng)電荷粘污，又能保證源極孔或發(fā)射 極孔刻蝕的精度，然后對(duì)第二層絕緣介質(zhì)層進(jìn)行回流處理。(9)、第二層絕緣介質(zhì)層刻蝕用等離子刻蝕機(jī)各向異性刻蝕第二層絕 緣介質(zhì)層，形成第二層絕緣介質(zhì)側(cè)壁層，第二絕緣介質(zhì)側(cè)壁層對(duì)后續(xù)多晶 硅側(cè)壁及源極金屬或發(fā)射極金屬進(jìn)行隔離。卿、源區(qū)硅刻蝕用等離子刻蝕機(jī)刻蝕第二雜質(zhì)層形成源極孔或發(fā)射 極孔，且源極孔或發(fā)射極孔的深度超過第二種雜質(zhì)層。(11)、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層形成電極。
權(quán)利要求
1、一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步驟進(jìn)行，(1)、柵氧化將清潔處理后的硅片進(jìn)行柵氧化形成柵氧化層，厚度在200～2000；(2)、多晶硅淀積在柵氧化層上淀積多晶硅層，厚度控制在2000～10000；(3)、離子摻雜對(duì)多晶硅層進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層；(4)、形成第一層絕緣介質(zhì)層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質(zhì)層，第一層絕緣介質(zhì)層的厚度控制在4000～15000；(5)、光刻光刻和刻蝕第一層絕緣介質(zhì)層和多晶硅層，形成窗口，窗口寬度控制在1.2um～4um；(6)、第一雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第一種雜質(zhì)離子注入窗口內(nèi)，高溫?cái)U(kuò)散形成第一雜質(zhì)層；(7)、第二雜質(zhì)離子注入和擴(kuò)散將第二種雜質(zhì)離子注入窗口內(nèi)，高溫?cái)U(kuò)散形成第二雜質(zhì)層；(8)、第二層絕緣介質(zhì)層的淀積和回流在硅片表面淀積第二層絕緣介質(zhì)層，第二層絕緣介質(zhì)層的厚度控制在4000～15000，然后進(jìn)行回流處理；(9)、第二層絕緣介質(zhì)層刻蝕各向異性刻蝕第二層絕緣介質(zhì)層，形成第二層絕緣介質(zhì)側(cè)壁層；(10)、源區(qū)硅刻蝕刻蝕第二雜質(zhì)層形成源極孔或發(fā)射極孔，且源極孔或發(fā)射極孔的深度超過第二種雜質(zhì)層；(11)、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層形成電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一層絕緣介質(zhì)層是將硅片放入高溫爐內(nèi)氧化形成的氧化層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述的氧化層厚度在6000A 10000A。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一層絕緣介質(zhì)層是先將硅片放入高溫爐內(nèi)氧化形成氧化層，在此氧化層上面淀積絕緣層，氧化層的厚度在500 A 2000 A， 絕緣層的厚度在6000A 10000A。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述柵氧化層的厚度在500 A 1500 A。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述多晶硅層的厚度在4200A 7000A。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述第二層絕緣介質(zhì)層的厚度在6000A 10000A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，(1)柵氧化；(2)多晶硅淀積；(3)多晶硅摻雜形成導(dǎo)電層；(4)形成第一層絕緣介質(zhì)層；(5)光刻、刻蝕第一層絕緣介質(zhì)層和多晶硅層形成窗口，窗口寬度在1.2um～4um；(6)離子注入、擴(kuò)散形成第一雜質(zhì)層；(7)離子注入、擴(kuò)散形成第二雜質(zhì)層；(8)淀積第二層絕緣介質(zhì)層，(9)刻蝕第二層絕緣介質(zhì)層；(10)刻蝕第二雜質(zhì)層形成源極孔或發(fā)射極孔；(11)金屬層淀積形成電極。本發(fā)明在有源區(qū)單位面積內(nèi)能增加原胞數(shù)量，增加了有源區(qū)電流密度，在器件各項(xiàng)參數(shù)不變的情況下可將管芯做的更小。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101118858SQ20071013091
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者劉利峰, 張景超, 趙善麒 申請(qǐng)人:江蘇宏微科技有限公司