[發(fā)明專利]功率器件中斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310521689.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104576345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭曉波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 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)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝，尤其涉及一種功率器件中斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

在一些常見(jiàn)的功率器件中，在PN結(jié)的主結(jié)彎曲處，由于曲率半徑較小，導(dǎo)致電場(chǎng)容易在此處集中，容易被擊穿，從而使PN結(jié)彎曲處的擊穿電壓小于器件其他區(qū)域的電壓，進(jìn)而最終影響器件的整體擊穿電壓。業(yè)界通常采用場(chǎng)限環(huán)技術(shù)、表面變摻雜技術(shù)、輕摻雜技術(shù)和場(chǎng)板技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，其中場(chǎng)板技術(shù)主要是通過(guò)改變表面電場(chǎng)分布，使PN主結(jié)處的部分電場(chǎng)不再集中在主結(jié)彎曲處，減少了主結(jié)處的電場(chǎng)集中度，進(jìn)而提高器件的整體擊穿電壓。同時(shí)，為了降低場(chǎng)板外邊界處由于空間電荷積累而引起的尖峰電場(chǎng)，通常會(huì)將場(chǎng)板的介質(zhì)層(也即場(chǎng)氧化層)做成斜坡?tīng)?，形成斜坡?chǎng)板，這個(gè)斜坡的坡度越小，降低尖峰電場(chǎng)的作用就越明顯，器件的擊穿電壓就能進(jìn)一步提高。

為了制備上述斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，業(yè)界常用的方法是：(1)光刻定義有源區(qū)和終端區(qū)，(2)濕法刻蝕場(chǎng)氧化層，(3)多晶硅或金屬的淀積及刻蝕。這種方法利用濕法刻蝕場(chǎng)氧化層的橫向刻蝕特性，來(lái)獲得斜坡場(chǎng)氧化層，進(jìn)而獲得斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，而為了獲得坡度較小的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，通常都會(huì)盡量延長(zhǎng)濕法刻蝕場(chǎng)氧化層的時(shí)間，但這樣會(huì)帶來(lái)一個(gè)不利的后果，如圖1a和圖1b所示，經(jīng)濕法刻蝕獲得所需的斜坡場(chǎng)氧化層203以后，光刻膠圖形303會(huì)有很長(zhǎng)一段處于懸空狀態(tài)(圖1b中L所示)，濕法刻蝕的時(shí)間越長(zhǎng)，這段懸空的光刻膠長(zhǎng)度L就越長(zhǎng)，也就越容易發(fā)生光刻膠漂膠(Peeling)現(xiàn)象，這是濕法刻蝕工藝所不允許的。由此可見(jiàn)，在傳統(tǒng)工藝中，形成小坡度場(chǎng)氧化層和防止漂膠是一對(duì)矛盾體，不可能同時(shí)兼?zhèn)洹?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用于功率器件的斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的制備方法，以解決傳統(tǒng)斜坡場(chǎng)板方法中制備較小坡度場(chǎng)氧化層時(shí)的光刻膠漂膠問(wèn)題，從而獲得較小坡度的斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，提高器件的擊穿電壓。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種功率器件中斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

(1)在一需制備斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的硅片上生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層；

(2)第一次光刻，初次定義有源區(qū)和終端區(qū)；

(3)第一次濕法刻蝕場(chǎng)氧化層，去除光刻膠；

(4)第二次光刻，最終定義有源區(qū)和終端區(qū)；

(5)第二次濕法刻蝕場(chǎng)氧化層，去除光刻膠；

(6)多晶硅或金屬的淀積；

(7)經(jīng)由光刻和刻蝕的方法,形成由第二次濕法刻蝕后的場(chǎng)氧化層和多晶硅或金屬組成的斜坡場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。

在步驟(1)中，所述場(chǎng)氧化層為二氧化硅，使用熱氧化法生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)溫度為750-1100℃，厚度為1000-5000埃。

在步驟(2)中，所述第一次光刻后的光刻膠的關(guān)鍵尺寸a（見(jiàn)圖3（B））大于傳統(tǒng)工藝中光刻膠的尺寸c（見(jiàn)圖1b）,所述的有源區(qū)是指沒(méi)有被光刻膠覆蓋的區(qū)域，所述的終端區(qū)是指被光刻膠覆蓋的區(qū)域。

在步驟(3)中,所述的濕法刻蝕以氫氟酸溶液或氫氟酸和氟化銨的混合液為主要刻蝕溶液，所述的濕法刻蝕的時(shí)間為1分鐘-30分鐘，小于傳統(tǒng)方法中的一步濕法刻蝕的時(shí)間；第一次濕法刻蝕后的場(chǎng)氧化層的坡度α（見(jiàn)圖3（C））大于傳統(tǒng)工藝中的場(chǎng)氧化層的坡度γ（見(jiàn)圖1b），使第一次光刻后懸空的光刻膠長(zhǎng)度L1（見(jiàn)圖3（C））小于傳統(tǒng)工藝中懸空的光刻膠長(zhǎng)度L（見(jiàn)圖1b）。

在步驟(4)中，所述第二次光刻后的光刻膠的關(guān)鍵尺寸b（見(jiàn)圖3（D））小于傳統(tǒng)工藝中光刻膠的尺寸c（見(jiàn)圖1b），且所述第二次光刻后的光刻膠至少要能夠覆蓋步驟(3)所述的第一次濕法刻蝕后的場(chǎng)氧化層的上表面。

在步驟(4)之后，步驟(5)之前，可選地，使用紫外光對(duì)步驟(4)之后的硅片進(jìn)行烘烤處理。

在步驟(5)中,所述的濕法刻蝕以氫氟酸溶液或氫氟酸和氟化銨的混合液為主要刻蝕溶液，所述的濕法刻蝕的時(shí)間為1分鐘-30分鐘；第二次濕法刻蝕后的場(chǎng)氧化層的坡度β（見(jiàn)圖3（E））小于傳統(tǒng)工藝中的場(chǎng)氧化層的坡度γ（見(jiàn)圖1b）。

在步驟(6)中，所述的多晶硅采用化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)，可選地，對(duì)多晶硅進(jìn)行離子注入；所述的金屬為鋁、銅、金、銀或包含上述金屬的合金或?qū)щ娊饘倩衔铮捎谜舭l(fā)、濺射或電鍍的方法生長(zhǎng)。

在步驟(7)中，所述刻蝕后的多晶硅或金屬的一端位于有源區(qū)和終端區(qū)的邊界，另一端位于終端區(qū)上面的第二次濕法刻蝕后的場(chǎng)氧化層的上面。