[發(fā)明專利]一種具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件

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• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113363144A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李花祿;袁曉丹
• 申請（專利權(quán)）人: 源字節(jié)（蘇州）科技有限公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/266;H01L21/324;H01L21/02;H01L23/552
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 牟炳彥

1.一種具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上形成第一掩膜，利用所述第一掩膜在所述半導(dǎo)體基底中第一保護(hù)環(huán)；

（2）接著在所述第一保護(hù)環(huán)中形成第一環(huán)形溝槽，接著在所述第一環(huán)形溝槽中沉積金屬材料以形成第一金屬阻擋層，所述第一金屬阻擋層共形的形成在所述第一環(huán)形溝槽的底面和側(cè)壁，且所述第一金屬阻擋層不填滿所述第一環(huán)形溝槽；

（3）接著在所述半導(dǎo)體基底上外延生長一半導(dǎo)體外延層，所述半導(dǎo)體外延層的一部分嵌入到所述第一環(huán)形溝槽中；

（4）接著在對應(yīng)所述第一保護(hù)環(huán)的區(qū)域?qū)λ霭雽?dǎo)體外延層進(jìn)行第一次離子注入工藝，接著進(jìn)行第一次熱擴(kuò)散，接著進(jìn)行第二次離子注入工藝，接著進(jìn)行第二次熱擴(kuò)散，以形成摻雜擴(kuò)散區(qū)；

（5）接著在所述摻雜擴(kuò)散區(qū)形成中形成第二環(huán)形溝槽，接著在所述第二環(huán)形溝槽的底部進(jìn)行第三次離子注入工藝，接著進(jìn)行第三次熱擴(kuò)散；

（6）接著在所述第二環(huán)形溝槽中沉積金屬材料以形成第二金屬阻擋層，所述第二金屬阻擋層共形的形成在所述第二環(huán)形溝槽的底面和側(cè)壁，且所述第二金屬阻擋層不填滿所述第二環(huán)形溝槽；

（7）接著在所述第二環(huán)形溝槽中交替沉積金屬材料和絕緣材料以形成金屬/絕緣疊層；

（8）接著在所述金屬/絕緣疊層上沉積多晶硅，接著進(jìn)行第四次離子注入工藝，接著進(jìn)行第四次熱擴(kuò)散，以形成第二保護(hù)環(huán)；

（9）接著在位于所述第二保護(hù)環(huán)所圍繞的所述半導(dǎo)體外延層的區(qū)域中形成功能器件區(qū)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：在所述步驟（1）中，在所述半導(dǎo)體基底上通過PECVD法或熱氧化法形成一層氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，接著進(jìn)行光刻圖案化處理，以形成所述第一掩膜，所述第一掩膜具有暴露所述半導(dǎo)體基底的開口，接著利用所述第一掩膜對所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子注入，注入能量為30-80keV，注入劑量為1×10¹⁴-1×10¹⁶cm^-3，接著在800-1000℃下熱處理3-10分鐘，以形成所述第一保護(hù)環(huán)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：在所述步驟（2）中，通過濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝在所述第一保護(hù)環(huán)中形成所述第一環(huán)形溝槽，所述第一金屬阻擋層的厚度為5-10納米，所述第一金屬阻擋層的材質(zhì)為銅、鋁、鈦、鈀、銀中的一種或多種，所述第一金屬阻擋層通過電鍍、化學(xué)鍍、蒸鍍、磁控濺射或化學(xué)氣相沉積工藝形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：在所述步驟（4）中，所述第一次離子注入工藝具體為：注入能量為60-80keV，注入劑量為1×10¹⁵-1×10¹⁶cm^-3；所述第一次熱擴(kuò)散具體為在600-700℃下熱處理20-50秒，接著升溫至800-850℃，并在800-850℃的條件下熱處理80-150秒。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：在所述步驟（4）中，所述第二次離子注入工藝具體為：注入能量為90-110keV，注入劑量為5×10¹⁶-2×10¹⁷cm^-3；所述第二次熱擴(kuò)散具體為在900-1100℃下熱處理60-90秒，接著升溫至1200-1250℃，并在1200-1250℃的條件下熱處理150-300秒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)環(huán)的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：在所述步驟（5）中，所述第三次離子注入工藝具體為：注入能量為30-50keV，注入劑量為1×10¹⁴-1×10¹⁵cm^-3；所述第三次熱擴(kuò)散具體為800-900℃下熱處理40-80秒，接著升溫至900-1000℃，并在900-1000℃的條件下熱處理100-160秒。