[發(fā)明專利]一種超級(jí)結(jié)的制備工藝方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210271994.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN103578999A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉遠(yuǎn)良;胡曉明;徐向明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及功率半導(dǎo)體器件，具體涉及一種超級(jí)結(jié)的制備工藝方法。

背景技術(shù)

超級(jí)結(jié)功率器件是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新型功率半導(dǎo)體器件。它是在普通雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（DMOS）的基礎(chǔ)上，通過引入超級(jí)結(jié)（Super?Junction）結(jié)構(gòu)，除了具備DMOS輸入阻抗高、開關(guān)速度快、工作頻率高、易電壓控制、熱穩(wěn)定好、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、易于集成等特點(diǎn)外，還克服了DMOS的導(dǎo)通電阻隨著擊穿電壓成2.5次方關(guān)系增加的缺點(diǎn)。目前超級(jí)結(jié)DMOS已廣泛應(yīng)用于面向個(gè)人電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、手機(jī)、照明（高壓氣體放電燈）產(chǎn)品以及電視機(jī)（液晶或等離子電視機(jī)）和游戲機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的電源或適配器。

目前超級(jí)結(jié)功率器件的制備工藝主要分成兩大類，一種是利用多次外延和注入的方式在N型外延襯底上形成P柱；另外一種是在深溝槽刻蝕加P柱填充的方式形成。

在利用深溝槽刻蝕加P柱填充方式制備超級(jí)結(jié)的現(xiàn)有工藝中，填充P柱的雜質(zhì)濃度通常是均一的（如圖1所示，P柱14的雜質(zhì)濃度是均一的）。為了改善器件的雪崩擊穿能量，需要改善P柱頂端的濃度。此外現(xiàn)有的外延工藝填充對(duì)摻雜濃度有所限制，不能滿足器件的設(shè)計(jì)要求，需要采用新的工藝方法進(jìn)一步提高P柱頂端的摻雜濃度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種超級(jí)結(jié)的制備工藝方法，通過改善超級(jí)結(jié)制備工藝流程，改變P柱頂端的摻雜濃度，進(jìn)而改善器件的耐雪崩擊穿能力。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級(jí)結(jié)的制備工藝方法，包括下列工藝步驟：

步驟1,準(zhǔn)備一片N型外延硅片做襯底；

步驟2,利用光罩定義出需要P阱注入的區(qū)域并進(jìn)行離子注入，然后利用高溫退火工藝將P阱注入進(jìn)行推進(jìn)，形成P阱；

步驟3,通過一層光罩定義出深溝槽的圖案，采用干法刻蝕的方法，形成深溝槽；

步驟4,采用選擇性外延填充方式，在深溝槽內(nèi)部分填充P型單晶硅，形成P柱；

步驟5,在深溝槽頂部填充P型摻雜的多晶硅，并且摻雜濃度要大于深溝槽底部外延生長(zhǎng)的P型單晶硅；

步驟6,利用干法離子刻蝕工藝對(duì)硅表面的多晶硅進(jìn)行回刻；

步驟7,依次沉積一層氧化硅和摻雜多晶硅作為柵極，然后通過光刻和刻蝕工藝形成柵極；

步驟8,利用離子注入形成源極,隨后在深溝槽頂部形成接觸孔；

步驟9,等器件制備的所有工藝進(jìn)行完后，再進(jìn)行晶背減薄和蒸金在晶片背面形成漏極。所述步驟1中，使用的襯底由兩層構(gòu)成，一層是電阻率低的單晶硅片，另一層是在所述單晶硅片上面利用外延成長(zhǎng)的方式生成的電阻率高的外延層，外延層的電阻率是1~8ohm.cm，單晶硅片的電阻率為1~5mohm.cm；所述外延層的厚度由器件的額定電壓來決定。

所述步驟2中，所述離子注入的濃度為1E13-9E13cm^-3，注入能量范圍在50-100Kev；所述高溫退火工藝的退火溫度為1000-1200℃，時(shí)間為80-120分鐘。

所述步驟3中，所述深溝槽的深度根據(jù)器件的擊穿電壓來決定；所述深溝槽的形成采用帶硬光罩層或者不帶硬光罩層兩種工藝。所述帶硬光罩層的工藝具體為：采用氧化物、氮化物或碳化物層作為硬光罩層，首先刻蝕硬光罩層，然后再刻蝕深溝槽；所述不帶硬光罩層的工藝具體為：采用光刻膠為掩膜的干法刻蝕直接刻蝕形成深溝槽。

所述步驟4中，P柱的形成是采用選擇性外延沉積的方式填充一部分深溝槽，填充深度由器件電性能決定。

如果步驟3采用帶硬光罩層工藝干法刻蝕深溝槽，則步驟6完成后還要利用濕法刻蝕去除硅表面的硬光罩層。

所述步驟8中，所述離子注入濃度為1E15-9E15cm^-3，注入能量為50-90Kev。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：通過外延加多晶硅填充超級(jí)結(jié)深溝槽，一方面可以提高P柱頂端的濃度，降低阱區(qū)的電阻，并最終改善器件的雪崩擊穿能力；另一方面也可以簡(jiǎn)化工藝，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是采用傳統(tǒng)的工藝方法形成的超級(jí)結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；