專利名稱：一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在MOSFET中有個(gè)寄生的NPN三極管，如圖I所示，基極與發(fā)射極間的電阻等效為Rbb,當(dāng)功率MOSFET在感性負(fù)載回路中，MOSFET由開啟狀態(tài)到瞬間關(guān)斷時(shí)，電感將儲(chǔ)存的電量釋放給M0SFET，基區(qū)有電流流過，基極與發(fā)射極間的PN結(jié)壓降Vbi=I*Rbb。當(dāng)Vbi>0. 7v時(shí)，寄生三極管就會(huì)導(dǎo)通，器件會(huì)失效。防止此類失效的方法之一是降低基區(qū)電阻Rbb。減小Rbb可以通過增加基區(qū)P型雜質(zhì)的濃度來實(shí)現(xiàn)，但這通常會(huì)對(duì)器件的電學(xué)性能造成影響，會(huì)使得器件的開啟電壓及導(dǎo)通電阻增大，解決方法是增加一層P+掩膜版來進(jìn)行P+注入，以此降低基區(qū)電阻Rbb且不影響器件的其他特性。若不增加掩膜版，直接在源區(qū)下方形成高
濃度的P型雜質(zhì)在
工藝上比較難實(shí)現(xiàn)。目前已有的超結(jié)MOSFET制造方法一為先形成復(fù)合緩沖層，然后與普通MOSFET的制造過程一樣形成柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、形成器件特征層(p阱區(qū))、P+區(qū)、源區(qū)η+、金屬電極等，此方法的缺點(diǎn)是在形成器件特征層(P阱區(qū))時(shí)會(huì)有高溫退火過程，此過程會(huì)對(duì)復(fù)合緩沖層(CB層)的形貌產(chǎn)生影響。目前已有的超結(jié)MOSFET制造方法二為先在晶圓上形成器件特征層(P阱區(qū))，然后形成復(fù)合緩沖層(CB層)，接著形成形成柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、p+區(qū)、源區(qū)η+、金屬電極等。此方法解決了高溫退火過程對(duì)復(fù)合緩沖層(CB層)的形貌的影響。在器件制造中主要的生產(chǎn)成本來自于掩膜版的費(fèi)用，上述兩種超結(jié)MOSFET制造方法中P+區(qū)的形成均需要額外的掩膜版來界定P+區(qū)的區(qū)域，這無疑增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種可以有效提高器件的雪崩耐量，提高器件可靠性，減少光罩?jǐn)?shù)量且可以用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制造工藝實(shí)現(xiàn)，不會(huì)增加工藝的難度及生產(chǎn)成本的高壓超結(jié)功率器件的制造方法。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法，其特殊之處在于通過以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一提供η型重?fù)诫s的η+襯底，并在η+襯底上形成η型外延層；
步驟二 通過光刻界定出p-body的注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P型雜質(zhì)注入，并通過熱過程推阱形成P阱區(qū)；
步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區(qū)域，并通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成復(fù)合緩沖層；
步驟四在硅片上生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層，并通過光刻場(chǎng)氧化層界定出器件的有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層，淀積厚度為T+x微米的多晶硅，并通過光刻界定出多晶硅第一次刻蝕的區(qū)域，第一次刻蝕后多晶硅的寬度為W+x微米；步驟五整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行深P+注入，前面工藝形成的多晶硅區(qū)域可以界定形成P+區(qū)域，P+注入后會(huì)橫擴(kuò)X微米；
步驟六將硅片置于多晶硅刻蝕液中，通過控制刻蝕時(shí)間及刻蝕速率，將多晶硅進(jìn)行二次刻蝕，多晶硅表面及側(cè)壁刻蝕掉X微米，則第二次刻蝕后多晶硅的厚度從T+X微米變?yōu)榱薚微米，多晶硅的寬度從W+x微米變?yōu)榱?W微米；
步驟七通過光刻界定出源極區(qū)域，η型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成型源區(qū)η+ ；步驟八與整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面淀積介質(zhì)層，通過光刻，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕；淀積金屬層，通過光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕。上述的ρ+注入的雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度應(yīng)該大于源區(qū)η+注入雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中ρ+區(qū)的形成不需要額外的掩膜版就可以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明在不增加光罩的情況下可以在源區(qū)下方形成高濃度的P型雜質(zhì)，提高器件的雪崩耐量，改 善器件的可靠性，并且不影響器件的開啟電壓和導(dǎo)通電阻。


圖I為本發(fā)明的MOSFET寄生三極管示圖說明；
圖2為本發(fā)明的步驟一的示意 圖3為本發(fā)明的步驟二的示意 圖4為本發(fā)明的步驟三的示意 圖5為本發(fā)明的步驟四的示意 圖6為本發(fā)明的步驟五的示意 圖7為本發(fā)明的步驟六的示意 圖8為本發(fā)明的步驟七的示意 圖9為本發(fā)明的步驟八的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1-9，本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一提供η型重?fù)诫s的η+襯底，并在η+襯底上形成η型外延層；如圖2所示；步驟二 通過光刻界定出P-body的注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行ρ型雜質(zhì)注入，并通過熱過程推阱形成P阱區(qū)；如圖3所示；
步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區(qū)域，并通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成復(fù)合緩沖層；如圖4所示；
步驟四在硅片上生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層，并通過光刻場(chǎng)氧化層界定出器件的有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層，淀積厚度為T+x微米的多晶硅，并通過光刻界定出多晶硅第一次刻蝕的區(qū)域，第一次刻蝕后多晶娃的寬度為W+x微米；如圖5所示；
步驟五整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行深P+注入，前面工藝形成的多晶硅區(qū)域可以界定形成P+區(qū)域，P+注入后會(huì)橫擴(kuò)X微米；如圖6所示；
步驟六將硅片置于多晶硅刻蝕液中，通過控制刻蝕時(shí)間及刻蝕速率，將多晶硅進(jìn)行二次刻蝕，多晶硅表面及側(cè)壁刻蝕掉X微米，則第二次刻蝕后多晶硅的厚度從T+x微米變?yōu)榱薚微米，多晶硅的寬度從W+χ微米變?yōu)榱?W微米；如圖7所示；
步驟七通過光刻界定出源極區(qū)域，η型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成型源區(qū)η+ ;如圖8所示；
步驟八與整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面淀積介質(zhì)層，通過光刻，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕；淀積金屬層，通過光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕；如圖9所示。上述的ρ+注入的雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度應(yīng)該大于源區(qū)η+注入雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度，，這樣就會(huì)實(shí)現(xiàn)在源區(qū)下方具有高濃度的P型雜質(zhì)，圖8所示。雜質(zhì)濃度峰值點(diǎn)的位置可以通過改變注入能量來實(shí)現(xiàn)，可以通過仿真軟件模擬找到合適的雜質(zhì)濃度峰值點(diǎn)時(shí)的能量值。通過上述步驟制造的器件含有一個(gè)第一導(dǎo)電類型材料的襯底層，它可以是η型半導(dǎo)體也可以是P型半導(dǎo)體，但在本發(fā)明中用η型半導(dǎo)體來加以說明，我們稱其為η+襯底。在襯底上生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類型材料的外延層，它可以是η型半導(dǎo)體也可以是ρ型半導(dǎo)體，但在 本發(fā)明中用η型半導(dǎo)體來加以說明，我們稱其為η外延層。在η外延層上造有許多個(gè)元胞，每一個(gè)元胞具有一個(gè)含器件特征區(qū)域的器件特征層，器件特征層起第二種導(dǎo)電類型材料的作用，它可以起η型半導(dǎo)體的作用，也可以起ρ型半導(dǎo)體的作用，但在本發(fā)明中用ρ型半導(dǎo)體來加以說明，我們將其成為P阱。在P阱與η外延層之間有一個(gè)復(fù)合緩沖層(CompositeBuffer Layer)，簡(jiǎn)稱CB層。CB層中含有第一種導(dǎo)電類型材料構(gòu)成的第一半導(dǎo)體區(qū)，此第一種導(dǎo)電類型的材料可以是η型半導(dǎo)體也可以是ρ型半導(dǎo)體，但在本發(fā)明中用η型導(dǎo)電材料來說明。CB層中還含有第二種導(dǎo)電類型材料構(gòu)成的第二半導(dǎo)體區(qū)，此第二種導(dǎo)電類型的材料可以是P型半導(dǎo)體也可以是η型半導(dǎo)體，但在本發(fā)明中用ρ型導(dǎo)電材料來說明。CB層中的第一種半導(dǎo)體區(qū)和第二種半導(dǎo)體區(qū)是交替排列的，在本發(fā)明中我們將CB層中的第一種半導(dǎo)體區(qū)稱為Ncolumn,我們將CB層中的第二種半導(dǎo)體區(qū)成為Pcolumn。若以MOSFET為例，如圖9所示，除了包含PcoIumn、NcoIumn、ρ阱外，在有源區(qū)硅片的表面還需要形成源區(qū)η+、深P+、柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、漏極(drain)、bpsg層、源極(source)。在本發(fā)明中會(huì)對(duì)多晶硅做兩次刻蝕。若器件需要的正常的多晶硅層的厚度為T微米，寬度為W微米，器件的深P+注入的橫擴(kuò)為X微米，則在本發(fā)明中淀積的多晶硅厚度為等于或大于T+x微米，在本發(fā)明中以淀積的多晶硅厚度等于T+x微米來說明，多晶硅第一次刻蝕后的寬度為等于或大于W+x微米，本發(fā)明中以多晶硅第一次刻蝕后的寬度等于W+x來說明，如圖5所示。多晶硅第一次刻蝕后，整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行P+區(qū)注入。用第一次刻蝕后的多晶硅層做P+區(qū)的注入的阻擋層。這樣做的好處是在不增加額外的P+注入光罩的情況下可形成P+區(qū)，如圖6所示，此P+區(qū)可降低超結(jié)MOSFET寄生NPN三極管基區(qū)的電阻，使得寄生三極管不易導(dǎo)通，從而提高器件的雪崩耐量，改善器件的可靠性。在深ρ+注入后，將硅片置于多晶硅刻蝕液中，通過控制刻蝕時(shí)間及刻蝕速率，將多晶硅進(jìn)行二次刻蝕，多晶硅表面及側(cè)壁刻蝕掉X微米，則此時(shí)深P+恰好不與多晶硅有交疊，所以深P+不會(huì)影響器件的開啟電壓。并且多晶硅表面注入的P+雜質(zhì)也會(huì)在第二次刻蝕中大部分被帶走，所以P+注入也不會(huì)對(duì)多晶硅的電阻造成影響，如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法，其特征在于通過以下步驟實(shí)現(xiàn) 步驟一提供η型重?fù)诫s的η+襯底，并在η+襯底上形成η型外延層； 步驟二 通過光刻界定出p-body的注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P型雜質(zhì)注入，并通過熱過程推阱形成P阱區(qū)； 步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區(qū)域，并通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成復(fù)合緩沖層； 步驟四在硅片上生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層，并通過光刻場(chǎng)氧化層界定出器件的有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層，淀積厚度為T+x微米的多晶硅，并通過光刻界定出多晶硅第一次刻蝕的區(qū)域，第一次刻蝕后多晶硅的寬度為W+x微米； 步驟五整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行深P+注入，前面工藝形成的多晶硅區(qū)域可以界定形成P+區(qū)域，P+注入后會(huì)橫擴(kuò)X微米； 步驟六將硅片置于多晶硅刻蝕液中，通過控制刻蝕時(shí)間及刻蝕速率，將多晶硅進(jìn)行二次刻蝕，多晶硅表面及側(cè)壁刻蝕掉X微米，則第二次刻蝕后多晶硅的厚度從T+X微米變?yōu)榱薚微米，多晶硅的寬度從W+x微米變?yōu)榱?W微米； 步驟七通過光刻界定出源極區(qū)域，η型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成型源區(qū)η+ ；步驟八與整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面淀積介質(zhì)層，通過光刻，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕；淀積金屬層，通過光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法，其特征在于所述的P+注入的雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度應(yīng)該大于源區(qū)η+注入雜質(zhì)峰值點(diǎn)的深度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超結(jié)高壓功率器件的制造方法。本發(fā)明提供n型重?fù)诫s的n+襯底，并在n+襯底上形成n型外延層、之后形成p阱區(qū)、復(fù)合緩沖層；在硅片上生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層，界定出器件的有源區(qū)，生長(zhǎng)柵氧化層，界定出多晶硅第一次刻蝕的區(qū)域；整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行深p+注入，前面工藝形成的多晶硅區(qū)域可以界定形成p+區(qū)域；將硅片置于多晶硅刻蝕液中，通過控制刻蝕時(shí)間及刻蝕速率，將多晶硅進(jìn)行二次刻蝕，之后形成型源區(qū)n+；與整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面淀積介質(zhì)層，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕；淀積金屬層，通過光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕。本發(fā)明提高器件的雪崩耐量，改善器件的可靠性，并且不影響器件的開啟電壓和導(dǎo)通電阻。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102881595SQ201210292879
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者陳橋梁, 任文珍, 陳仕全, 馬治軍, 杜忠鵬 申請(qǐng)人:西安龍騰新能源科技發(fā)展有限公司