專(zhuān)利名稱(chēng)：一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法
一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及一種終端結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
IGBT (絕緣柵雙極晶體管)同時(shí)具有單極性器件和雙極性器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，控制電路功耗和成本低，通態(tài)壓降低，器件自身?yè)p耗小，在幾十千赫高壓中大電流器件中處于壟斷地位，促進(jìn)電力電子技術(shù)高頻時(shí)代的到來(lái)。
在IGBT制造工藝過(guò)程中，擴(kuò)散是在光刻掩膜開(kāi)窗口后進(jìn)行，p-n結(jié)中間近似于平面結(jié)，而在邊角處，在S1-Si02的界面附近，由于氧化層中帶正電荷會(huì)吸引電子在Si表面集中導(dǎo)致Si表面N型區(qū)表面濃度升高，進(jìn)而導(dǎo)致耗盡層在表面處相比于內(nèi)部變窄，p-n結(jié)發(fā)生彎曲，電場(chǎng)強(qiáng)度比體內(nèi)高，容易發(fā)生擊穿，使得器件實(shí)際擊穿電壓只有理想情況的10%-30% ;而且平面工藝使表面產(chǎn)生的缺陷和離子沾污降低了表面區(qū)域的臨界擊穿電場(chǎng)。因此必須采取一定的終端技術(shù)對(duì)表面電場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到提高表面擊穿電壓的目的。
已開(kāi)發(fā)的終端結(jié)構(gòu)有表面成形技術(shù)、電場(chǎng)限制環(huán)(FLR)、場(chǎng)板技術(shù)、結(jié)表面擴(kuò)展等，這些結(jié)構(gòu)實(shí)際上起到將主結(jié)耗盡區(qū)向外展寬的作用，最終提高擊穿電壓。其中場(chǎng)板結(jié)構(gòu)因?yàn)槠淇梢圆捎贸Ｒ?guī)工藝實(shí)現(xiàn)，終端面積小，對(duì)界面電荷不是很敏感等優(yōu)點(diǎn)，是一種常被采用的結(jié)構(gòu)，其中英飛凌公司四級(jí)臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)非常成熟，已經(jīng)市場(chǎng)化多年，而市場(chǎng)上未見(jiàn)過(guò)五級(jí)臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，另一目的是提供半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，該結(jié)構(gòu)終端為五個(gè)臺(tái)階，終端面積小，對(duì)界面電荷不敏感，可以突破國(guó)外四臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)專(zhuān)利的封鎖；在場(chǎng)氧化膜中間及隔離氧化膜和SiO2薄膜之間設(shè)置SiOxNy層，，在工藝控制上可以作為腐蝕阻擋層，降低對(duì)工藝精度的要求，操作簡(jiǎn)單，其次由于SiOxNy具有良好的致密性，有較強(qiáng)的阻止外部雜質(zhì)離子侵入的能力，可以提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。
本發(fā)明的目的是 采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
—種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，所述多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)為階梯結(jié)構(gòu)，用于IGBT和快恢復(fù)二極管FRD半導(dǎo)體功率器件中，其改進(jìn)之處在于，所述多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)包括襯底區(qū)表面的柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2、沉積在柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2上的多晶硅柵極3、沉積在場(chǎng)氧化膜層2上的隔離氧化膜4以及沉積在隔離氧化膜4上的SiO2薄膜5 ;在場(chǎng)氧化膜層2中間及隔離氧化膜4和SiO2薄膜5之間設(shè)置SiOxNy (其中x、y依據(jù)實(shí)際試驗(yàn)確定)層，所述SiOxNy層為腐蝕阻擋層。
優(yōu)選的，所述柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2均生長(zhǎng)在襯底6上，所述襯底6為N-襯。
優(yōu)選的，所述場(chǎng)氧化膜層2通過(guò)兩次光刻、腐蝕形成兩個(gè)臺(tái)階，第一次光刻并腐蝕采用熱氧化方式生成的場(chǎng)氧化膜層2，其厚度為0.5-0.Sum ;第二次光刻并腐蝕采用淀積方式形成的場(chǎng)氧化膜層2，其厚度為0.7-1.0um ;在兩種不同生長(zhǎng)方式生成的場(chǎng)氧化膜層之間設(shè)置SiOxNy層。
優(yōu)選的，所述柵極氧化膜I通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，其厚度為0.09-0.12um。
優(yōu)選的,所述SiO2薄膜5采用化學(xué)氣相淀積方式生成,厚度為4.0_5um。
優(yōu)選的，所述SiOxNy層均用于阻止外部雜質(zhì)離子侵入多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，厚度均為 0.12um。
本發(fā)明基于另一目的提供的一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下述步驟:
A、清洗襯底6，在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)(簡(jiǎn)稱(chēng)P Ring環(huán))，并對(duì)P型保護(hù)環(huán)進(jìn)行光刻、注入；
B、在襯底6上米用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層2,并對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第一次光亥IJ、腐蝕；
C、在第一次光刻、腐蝕場(chǎng)氧化膜層2后依次生成SiOxNy層、場(chǎng)氧化層2 ；
D、對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻、腐蝕；
E、在襯底6上生成柵極氧化膜I并對(duì)其進(jìn)行刻蝕；
F、在柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2上生成多晶硅柵極3，并對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行刻蝕；
G、P阱和N阱在襯底6上進(jìn)行注入；
H、生成隔離氧化膜4并在其上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法，在壓強(qiáng)4.5-5.5Pa，溫度100° C_300° C條件下按比例5:7:12通入硅烷、笑氣、氨氣(SiH4:N20:NH3=5:7:12)生成 SiOxNy 層；
1、在SiOxNy層上生成SiO2薄膜5并對(duì)其進(jìn)行刻蝕。
優(yōu)選的，所述步驟A中，襯底清洗后生長(zhǎng)0.2um的氧化層，作為注入阻擋層，并在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)，對(duì)P型保護(hù)環(huán)光刻后注入硼離子，注入量為Iel3-lel4，然后對(duì)光刻后的P型保護(hù)環(huán)去膠清洗。
優(yōu)選的，所述步驟B中，采用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層2的厚度為0.5-0.Sum并進(jìn)行第一次光刻、腐蝕。
優(yōu)選的，所述步驟C中，在第一次光刻、腐蝕場(chǎng)氧化膜層2后采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法依次生成SiOxNy層，場(chǎng)氧化膜層2，所述SiOxNy層的厚度為0.12um，場(chǎng)氧化膜層2厚度為0.7-1.0um。
優(yōu)選的，所述步驟D中，對(duì)步驟C采用化學(xué)氣相淀積方式生成的場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻，并采用緩沖氟化氫(BHF)溶液進(jìn)行濕法腐蝕。
優(yōu)選的，所述步驟E中，所述柵極氧化膜I通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度不高于1050° C，其厚度為 0.09-0.12um。
優(yōu)選的，所述步驟F中，對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行光刻并進(jìn)行等離子體刻蝕。
優(yōu)選的，所述步驟G中，P阱和N阱在襯底6上光刻、注入，P阱注入硼離子，注入量為Iel3-lel4 ;NSD注入砷離子，注入量為3el5_5el5。
優(yōu)選的，所述步驟H中，生成的隔離氧化膜4的厚度為1.0-1.2um，并在隔離氧化膜4上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法生成SiOxNy層，所述SiOxNy層的厚度為0.12um。
優(yōu)選的，所述步驟I中，采用化學(xué)氣相淀積法生成的SiO2薄膜5的厚度為4.0-5um,光刻后采用并采用緩沖氟化氫(BHF )溶液進(jìn)行濕法腐蝕。
與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
1、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法，基于現(xiàn)有工藝，切實(shí)可行；
2、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法，可以突破市場(chǎng)上四臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板的封鎖；
3、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的終端面積小，對(duì)界面電荷不敏感；
4、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，在場(chǎng)氧化層中間及SiO2薄膜下添加一薄層SiOxNy層，在工藝控制上作為腐蝕阻擋層，由于SiOxNy具有良好的致密性，有較強(qiáng)的阻止外部雜質(zhì)離子侵入的能力，可以降低對(duì)工藝精度的要求，操作簡(jiǎn)單，提高器件的穩(wěn)定性和可靠性；
5、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)適用于IGBT芯片和快速恢復(fù)二極管FRD終端結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明提供的實(shí)施例1場(chǎng)氧化膜層第一次光刻、腐蝕后的形貌圖2是本發(fā)明提供的實(shí)施例1生成第一 SiOxNy層后場(chǎng)氧化膜層第二次光刻、腐蝕后的形貌圖3是本發(fā)明提供的實(shí)施例1多晶硅柵極生長(zhǎng)、刻蝕以及P阱、N阱注入后的形貌圖4是本發(fā)明提供的實(shí)施例1生成隔離氧化膜和第二 SiOxNy層后的形貌圖5是本發(fā)明提供的實(shí)施例1生成SiO2薄膜后的形貌圖6是本發(fā)明提供的實(shí)施例1多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的形貌圖。
圖7是本發(fā)明提供的實(shí)施例2場(chǎng)氧化膜層第一次光刻、腐蝕后的形貌圖8是本發(fā)明提供的實(shí)施例2場(chǎng)氧化膜層第二次光刻、腐蝕后的形貌圖9是本發(fā)明提供的實(shí)施例2柵氧化膜生長(zhǎng)、刻蝕，多晶硅柵極生長(zhǎng)、刻蝕以及P阱、N阱的注入后的形貌圖10是本發(fā)明提供的實(shí)施例2生成隔離氧化膜和SiOxNy層后的形貌圖11是本發(fā)明提供的實(shí)施例2生成SiO2薄膜后的形貌圖12是本發(fā)明提供的實(shí)施例2多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的形貌圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)為階梯結(jié)構(gòu)，用于IGBT和快恢復(fù)二極管FRD等半導(dǎo)體器件，其形貌圖如圖6所示，包括襯底區(qū)表面的柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2、沉積在柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2上的多晶硅柵極3、沉積在場(chǎng)氧化膜層2上的隔離氧化膜4以及沉積在隔離氧化膜4上的SiO2薄膜5 ;在場(chǎng)氧化層中間及隔離氧化膜4和SiO2薄膜5之間設(shè)置SiOxNy層，SiOxNy層為腐蝕阻擋層。
柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2均生長(zhǎng)在襯底6上，襯底6為N-襯底。場(chǎng)氧化膜層2通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，并通過(guò)兩次光刻、腐蝕形成兩個(gè)臺(tái)階，第一次光刻并腐蝕采用熱氧化方式生成的場(chǎng)氧化膜層2，其厚度為0.5-0.Sum ;第二次光刻并腐蝕采用淀積方式形成的場(chǎng)氧化膜層2，其厚度為0.7-1.0um ;在兩種不同生長(zhǎng)方式生成的場(chǎng)氧化膜層之間設(shè)置SiOxNy層。場(chǎng)氧化膜層場(chǎng)氧化膜層場(chǎng)氧化膜層?xùn)艠O氧化膜I通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，其厚度為0.09-0.12um。SiO2薄膜5采用化學(xué)氣相淀積方式生成，厚度為4.0_5um。SiOxNy層用于阻止外部雜質(zhì)離子侵入多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其厚度為0.12um。
實(shí)施例1
半導(dǎo)體器件中的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)同時(shí)具有單極性器件和雙極性器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，控制電路功耗和成本低，通態(tài)壓降低，器件自身?yè)p耗小，是未來(lái)高壓大電流的發(fā)展方向。
IGBT芯片由功能劃分為:有源區(qū)、終端區(qū)和柵極區(qū)三部分。有源區(qū)又稱(chēng)元胞區(qū)，為芯片的功能區(qū)域；主要影響芯片的電流相關(guān)參數(shù)，如導(dǎo)通電壓，閾值電壓參數(shù)；終端區(qū)位于芯片的邊緣區(qū)域，主要影響芯片的耐壓參數(shù)；柵極區(qū)為芯片的柵極控制區(qū)域，影響器件的開(kāi)關(guān)特性。
IGBT芯片制造技術(shù)主要包括:光刻，擴(kuò)散/注入，腐蝕，薄膜四大模塊。IGBT芯片制造技術(shù)即通過(guò)相應(yīng)的制造技術(shù)將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體圓片上的技術(shù)。IGBT制造技術(shù)即采用相應(yīng)的技術(shù)完成IGBT芯片有源區(qū)，終端區(qū)及柵極區(qū)的技術(shù)。
本發(fā)明還提供一種IGBT芯片五臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，具體包括下述步驟:
A、清洗襯底6，在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)(簡(jiǎn)稱(chēng)P Ring環(huán))，并對(duì)P型保護(hù)環(huán)進(jìn)行光刻、注入；
襯底清洗后生長(zhǎng)0.2um的氧化層，作為注入阻擋層，并在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)，對(duì)P型保護(hù)環(huán)光刻后注入硼離子，注入量為Iel3-lel4，然后對(duì)光刻后的P型保護(hù)環(huán)去膠清洗。
B、在襯底6上米用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層2,并對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第一次光亥IJ、腐蝕；
采用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層2的厚度為0.5-0.8um并進(jìn)行第一次光刻、腐蝕，加入PRing環(huán)后場(chǎng)氧化膜層第一次光刻、腐蝕后的形貌圖如圖1所示。
C、在第一次光刻、腐蝕場(chǎng)氧化膜層2后依次生成SiOxNy層，場(chǎng)氧化膜層；
在第一次光刻、腐蝕后的場(chǎng)氧化膜層2上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積生成SiOxNy層，場(chǎng)氧化膜層，所述SiOxNy層的厚度為0.12um，所述場(chǎng)氧化膜層層厚度為0.7-1.0um0
D、對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻、腐蝕；
對(duì)步驟C采用化學(xué)氣相淀積方式生成的場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻，并采用緩沖氟化氫(BHF)溶液進(jìn)行濕法腐蝕。場(chǎng)氧化膜層，在第一次光刻后場(chǎng)氧化膜層上生成第一SiOxNy層后的形貌圖如圖2所不。
E、在襯底6上生成柵極氧化膜I并對(duì)其進(jìn)行刻蝕；
柵極氧化膜I通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度不高于1050 ° C，其厚度為0.09-0.12um。
F、在柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2上生成多晶硅柵極3，并對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行刻蝕；
對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行光刻并進(jìn)行等離子體刻蝕。
G、P阱和N阱在襯底6上進(jìn)行注入；
P阱和N阱在襯底6上光刻、注入，P阱注入硼離子，注入量為Iel3_lel4 ;NSD注入砷離子，注入量為3el5-5el5。柵氧化膜生長(zhǎng)、刻蝕，加入第一 SiOxNy層后多晶硅柵極生長(zhǎng)、刻蝕以及P阱、N阱注入后的形貌圖如圖3所示。
H、生成隔離氧化膜4并在其上生成SiOxNy層；
生成的隔離氧化膜4的厚度為1.0-1.2um，并在隔離氧化膜4上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積生成SiOxNy層，SiOxNy層的厚度為0.12um，加入第一 SiOxNy層后生成隔離氧化膜和第二 SiOxNy層后的形貌圖如圖4所示。
1、在第二 SiOxNy層上生成SiO2薄膜5并對(duì)其進(jìn)行刻蝕:
米用化學(xué)氣相淀積生成的SiO2薄膜5的厚度為4.0_5um,光刻后米用緩沖氟化氫(BHF)溶液進(jìn)行濕法腐蝕，加入第一 SiOxNy層后生成SiO2薄膜后的形貌圖如圖5所示。
為了確保半導(dǎo)體器件制造的完整性，還進(jìn)行半導(dǎo)體器件的孔刻蝕、金屬刻蝕和鈍化刻蝕及背面制造，形成完整的IGBT器件。
實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別是形成場(chǎng)氧化膜層的兩個(gè)臺(tái)階的方法不同。實(shí)施例1氧化層采取兩次生長(zhǎng)法，先采用熱氧化法生成一層場(chǎng)氧化膜層，以便形成良好的界面態(tài)，后采用化學(xué)氣相沉積法生成第二層場(chǎng)氧化膜層，在兩層場(chǎng)氧化膜層之間淀積一薄層SiOxNy層，作為腐蝕阻擋層，這種生成方法對(duì)濕法刻蝕精度要求不高；實(shí)施例2場(chǎng)氧化層采取一次生長(zhǎng)法，采用熱氧化生長(zhǎng)法，然后在此熱氧化膜上濕法刻蝕出一個(gè)臺(tái)階，這種生成方法對(duì)濕法刻蝕精度要求較高。場(chǎng)氧化膜層實(shí)施例2多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的形貌圖如圖12所示，具體步驟如下:
A’、清洗襯底6，在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)(簡(jiǎn)稱(chēng)P Ring環(huán))，并對(duì)P型保護(hù)環(huán)進(jìn)行光刻、注入；
襯底清洗后生長(zhǎng)0.2um的氧化層，作為注入阻擋層，并在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)，對(duì)P型保護(hù)環(huán)光刻后注入硼離子，注入量為Iel3-lel4，然后對(duì)光刻后的P型保護(hù)環(huán)去膠清洗。
B’、在襯底6上采用熱氧化方式生長(zhǎng)生成場(chǎng)氧化膜層2并對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第一次光刻、腐蝕；
采用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層2的厚度為1.0-1.5um并進(jìn)行第一次光刻、腐蝕，場(chǎng)氧化膜層第一次光刻、腐蝕后的形貌圖如圖7所示。
C’、對(duì)場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻、腐蝕；
對(duì)步驟B’生成的場(chǎng)氧化膜層2進(jìn)行第二次光刻，并采用緩沖氟化氫(BHF)溶液進(jìn)行濕法腐蝕，腐蝕后的厚度為0.5-0.8um，場(chǎng)氧化膜層第二次光刻、腐蝕后的形貌圖如圖8所示。
D’、在襯底6上生成柵極氧化膜I并對(duì)其進(jìn)行刻蝕；
柵極氧化膜I通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度不高于1050 ° C，其厚度為0.09—0.12um。
E’、在柵極氧化膜I和場(chǎng)氧化膜層2上生成多晶硅柵極3，并對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行刻蝕；
對(duì)多晶硅柵極3進(jìn)行光刻并進(jìn)行等離子體刻蝕。
F，、P阱和N阱在襯底6上進(jìn)行注入；
P阱和N阱在襯底6上光刻、注入，P阱注入硼離子，注入量為Iel3_lel4 ；N阱注入砷離子，注入量為3el5-5el5。柵氧化膜生長(zhǎng)、刻蝕，多晶硅柵極生長(zhǎng)、刻蝕以及P阱、N阱的注入后的形貌圖如圖9所不。
G’、生成隔離氧化膜4并在其上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法在，在壓強(qiáng)4.5-5.5Pa，溫度100° C_300° C條件下按比例5:7:12通入硅烷、笑氣、氨氣(SiH4:N20:NH3=5:7:12)生成SiOxNy層；生成隔離氧化膜和SiOxNy層后的形貌圖如圖10所示。
H’、在SiOxNy層上生成SiO2薄膜5并對(duì)其進(jìn)行刻蝕。
采用化學(xué)氣相淀積生成的SiO2薄膜5的厚度為4.0-5um,光刻后采用并采用緩沖氟化氫(BHF)溶液進(jìn)行濕法腐蝕。生成SiO2薄膜后的形貌圖如圖11所示。
為了確保半導(dǎo)體器件制造的完整性，同樣進(jìn)行半導(dǎo)體器件的孔刻蝕、金屬刻蝕、鈍化刻蝕及背面制造，形成完整的IGBT器件。
本發(fā)明基于現(xiàn)有工藝平臺(tái)提供一個(gè)具有五個(gè)臺(tái)階IGBT芯片的多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)終端面積小，對(duì)界面電荷不敏感，突破國(guó)外四臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)專(zhuān)利的封鎖；場(chǎng)氧化層中間及多級(jí)場(chǎng)板厚SiO2結(jié)構(gòu)下添加一薄層SiOxNy層，在工藝控制上可以作為腐蝕阻擋層，降低對(duì)工藝精度的要求，制造方法簡(jiǎn)單，其次由于SiOxNy具有良好的致密性，有較強(qiáng)的阻止外部雜質(zhì)離子侵入的能力，可以提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，所述多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)為階梯結(jié)構(gòu)，用于IGBT和快恢復(fù)二極管FRD半導(dǎo)體功率器件中，其特征在于，所述多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)包括襯底區(qū)表面的柵極氧化膜(I)和場(chǎng)氧化膜層(2)、沉積在柵極氧化膜(I)和場(chǎng)氧化膜層(2)上的多晶硅柵極(3)、沉積在場(chǎng)氧化膜層(2)上的隔離氧化膜(4)以及沉積在隔離氧化膜(4)上的SiO2薄膜(5);在場(chǎng)氧化膜中間及隔離氧化膜(4)和SiO2薄膜(5)之間設(shè)置SiOxNy層，所述SiOxNy層為腐蝕阻擋層。
2.如權(quán) 利要求1所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵極氧化膜(1)和場(chǎng)氧化膜層(2)均生長(zhǎng)在襯底(6 )上，所述襯底(6 )為N-襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述場(chǎng)氧化膜層(2)通過(guò)兩次光刻、腐蝕形成兩個(gè)臺(tái)階，第一次光刻并腐蝕采用熱氧化方式生成的場(chǎng)氧化膜層(2)，其厚度為0.5-0.Sum ;第二次光刻并腐蝕采用淀積方式形成的場(chǎng)氧化膜層(2)，其厚度為0.7-1.0um ;在兩種不同生長(zhǎng)方式生成的場(chǎng)氧化膜層之間場(chǎng)氧化膜層設(shè)置SiOxNy層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵極氧化膜(I)通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，其厚度為0.09-0.12um。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述SiO2薄膜(5)米用化學(xué)氣相淀積方式生成，厚度為4.0-5um。
6.如權(quán)利要求1和3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述SiOxNy層均作為腐蝕阻擋層，用于阻止外部雜質(zhì)離子侵入多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)，厚度均為0.12um。
7.一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下述步驟: A、清洗襯底(6)，在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)，并對(duì)P型保護(hù)環(huán)進(jìn)行光刻、注A ； B、在襯底(6)上采用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層(2)，并對(duì)場(chǎng)氧化膜層(2)進(jìn)行第一次光刻、腐蝕； C、在第一次光刻、腐蝕場(chǎng)氧化膜層(2)后依次生成SiOxNy層、場(chǎng)氧化膜層(2)； D、對(duì)場(chǎng)氧化膜層(2)進(jìn)行第二次光刻、腐蝕； E、在襯底(6)上生成柵極氧化膜(I)并對(duì)其進(jìn)行刻蝕； F、在柵極氧化膜(I)和場(chǎng)氧化膜層(2)上生成多晶硅柵極(3)，并對(duì)多晶硅柵極(3)進(jìn)行刻蝕； G、P阱和N阱在襯底(6)上進(jìn)行注入； H、生成隔離氧化膜(4)并在其上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在壓強(qiáng)4.5-5.5Pa，溫度100° C_300° C條件下按比例5:7:12通入硅烷、笑氣和氨氣生成SiOxNy層； 1、在SiOxNy層上生成SiO2薄膜(5)并對(duì)其進(jìn)行刻蝕。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟A中，襯底清洗后生長(zhǎng)0.2um的氧化層，作為注入阻擋層，并在有源區(qū)和終端連接處設(shè)置P型保護(hù)環(huán)，對(duì)P型保護(hù)環(huán)光刻后注入硼離子，注入量為Iel3-lel4，然后對(duì)光刻后的P型保護(hù)環(huán)去膠清洗。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟B中，采用熱氧化方式生成場(chǎng)氧化膜層(2 )的厚度為0.5-0.Sum并進(jìn)行第一次光刻、腐蝕。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟C中，在第一次光刻、腐蝕后的場(chǎng)氧化膜層(2)上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法生成SiOxNy層和場(chǎng)氧化膜層(2)，所述SiOxNy層的厚度為0.12um,所述場(chǎng)氧化膜層厚度為0.7-1.0um0
11.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟D中，對(duì)步驟C采用化學(xué)氣相淀積方式生成的場(chǎng)氧化膜層(2)進(jìn)行第二次光刻，并采用緩沖氟化氫溶液進(jìn)行濕法腐蝕。
12.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟E中，所述柵極氧化膜(I)通過(guò)熱氧化方式生長(zhǎng)，生長(zhǎng)溫度不高于1050 ° C，其厚度為0.09—0.12um。
13.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟F中，對(duì)多晶硅柵極(3)進(jìn)行光刻并進(jìn)行等離子體刻蝕。
14.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟G中，P阱和N阱在襯底(6)上光刻、注入，P阱注入硼離子，注入量為Iel3-lel4 ；N阱注入砷尚子，注入量為3el5_5el5。
15.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟H中，生成的隔離氧化膜(4)的厚度為1.0-1.2um，并在隔離氧化膜(4)上采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法 生成SiOxNy層，所述SiOxNy層的厚度為0.12um。
16.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述步驟I中，采用化學(xué)氣相淀積生成的SiO2薄膜(5)的厚度為4.0-5um，光刻后并采用緩沖氟化氫溶液進(jìn)行濕法腐蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)及其制造方法。多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)為階梯結(jié)構(gòu)，用于IGBT芯片和快恢復(fù)二極管FRD中，多級(jí)場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)包括襯底區(qū)表面的柵極氧化膜和場(chǎng)氧化膜層、沉積在柵極氧化膜和場(chǎng)氧化膜層上的多晶硅柵極、沉積在場(chǎng)氧化膜層上的隔離氧化膜以及沉積在隔離氧化膜上的SiO2薄膜；在隔離氧化膜和SiO2薄膜之間設(shè)置SiOxNy層，SiOxNy層為腐蝕阻擋層。本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)終端為五個(gè)臺(tái)階，終端面積小，對(duì)界面電荷不敏感，突破國(guó)外四臺(tái)階多級(jí)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)專(zhuān)利的封鎖；多級(jí)場(chǎng)板場(chǎng)氧化膜層中間及SiO2薄膜下添加SiOxNy薄膜層作為腐蝕阻擋層，降低對(duì)工藝精度的要求，操作簡(jiǎn)單，由于SiOxNy具有良好的致密性，阻止外部雜質(zhì)離子侵入的能力，提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號(hào)H01L29/06GK103178104SQ201310054020
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者高明超, 王耀華, 劉江, 趙哿, 金銳 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司