超級結製作方法

2023-09-10 01:06:25 1

專利名稱：超級結製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路領域，特別是涉及一種超級結的製作方法。
背景技術：
超級結功率器件是一種發展迅速、應用廣泛的新型功率半導體器件。它是在普通雙擴撒金屬氧化物半導體(DMOS)的基礎上引入超級結(Super Junction)結構；除了具備DMOS輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、易電壓控制、熱穩定好、驅動電路簡單、易於集成等特點外，還克服了 DMOS的導通電阻隨著擊穿電壓成2. 5次方關係增加的缺點。目前超級結DMOS已廣泛應用於面向個人電腦、筆記本電腦、上網本、手機、照明(高壓氣體放電燈)產品以及電視機(液晶或等離子電視機)和遊戲機等消費電子產品的電源或適配器。目前超級結功率器件的製備工藝方法主要分成兩大類，一類是利用多次外延和注入的方式在N型外延襯底上形成P型柱；另一類是採用深溝槽刻蝕加P型柱填充的方式形成。在利用深溝槽加P型柱填入方式製備超級結的工藝方法中，填充P型柱的雜質濃度通常是均一的。為了改善器件的雪崩擊穿能量，需要改善P型柱頂端的濃度。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種超級結製作方法，能夠改善器件的耐雪崩擊穿能力。為解決上述技術問題，本發明的超級結製作方法是採用如下技術方案實現的，在深溝槽內填充P型單晶矽且形成P型柱之後，利用定義所述深溝槽的光罩層定義出離子注入區域，然後注入P型離子。

本發明在深溝槽加P型柱填入方式製備超級結的工藝方法基礎上，在P型柱形成之後通過離子注入提高P型柱頂端的離子摻雜濃度，可以降低P阱區的電阻，並最終改善器件的雪崩擊穿能力，同時維持器件的其它電性能不變，如擊穿電壓和導通電阻等。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1是N型外延矽片示意圖；圖2是P阱形成示意圖；圖3是深溝槽形成示意圖；圖4是深溝槽內填充P型單晶矽示意圖；圖5是P型柱形成示意圖；圖6是注入P型離子示意圖；圖7是去除光刻膠後的示意圖；圖8是柵極形成示意圖；圖9是源極和接觸孔形成示意圖10是最終形成的器件結構示意圖。
具體實施例方式在一實施例中，所述超級結製作方法工藝流程如下如圖1所示，準備一片帶有足夠厚度的N型外延矽片做襯底矽片。該襯底矽片由襯底2和在襯底2上端生長的N型外延層3構成。N型外延層3的電阻率較高，通常是5ohm.cm,而襯底2電阻率低,大約為I 5mohm. cm。N型外延層3的厚度由器件設計的耐壓值所決定。如圖2所示，在所述N型外延矽片上端中利用光罩層定義出需要P阱5注入的區域，然後利用高溫退火工藝將P阱注入進行推進。如圖3所示，通過一層光罩層定義出深溝槽9的圖案，採用幹法刻蝕的方法，形成一定深度的深溝槽9，其深度可以根據器件的擊穿電壓來決定。幹法刻蝕深溝槽9時可以採用帶氧化物層作為硬光罩層(Hard mask)，首先刻蝕硬光罩層，然後再刻蝕深溝槽9。或者不用硬光罩層，直接刻蝕形成深溝槽9。如圖4所示，採用選擇性外延填充方式，在深溝槽9內填充P型單晶矽，形成P型柱4。如圖5所示，採用CMP (化學機械研磨)方法將襯底矽片表面P型多晶矽去除。如圖6所示，在襯底矽片表面塗覆光刻膠，利用定義深溝槽9的光罩層定義離子注入區域，然後注入P型離子，如硼等；注入能量約為50-100Kev，注入劑量約為1-5E12，從而使深溝槽頂部的P型外延8摻雜濃度提高.如圖7所示，去除光刻膠，同時利用溼法刻蝕去除襯底矽片表面的氧化物。如圖8所不,依次沉積一層氧化娃和多晶娃作為柵極,然後通過光刻和刻蝕工藝形成柵極7如圖9所示，利用離子注入形成源極6，隨後形成接觸孔10。如圖10所示，等器件製備的所有工藝進行完後，再進行襯底矽片背面減薄和蒸金，在襯底矽片背面形成漏極I。

以上通過具體實施方式
對本發明進行了詳細的說明，但這些並非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種超級結製作方法，其特徵在於在深溝槽內填充P型單晶矽且形成P型柱之後，利用定義所述深溝槽的光罩層定義出離子注入區域，然後注入P型離子。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述注入P型離子的能量為50-100Kev，注入劑量為1-5E12。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述P型柱採用選擇性外延沉積的方式在所述深溝槽中填充P型單晶矽形成，然後用化學機械研磨CMP方法將其表面磨平。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述深溝槽是通過一層光罩層定義出深溝槽的圖案，採用幹法刻蝕形成的。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述幹法刻蝕深溝槽時可以採用氧化物層作為硬光罩層，首先刻蝕硬光罩層，然後再刻蝕深溝槽；或者不用硬光罩層，直接刻蝕形成深溝槽。
全文摘要
本發明公開了一種超級結製作方法，在深溝槽內填充P型單晶矽且形成P型柱之後，利用定義所述深溝槽的光罩層定義出離子注入區域，然後注入P型離子。本發明通過改善超級結的製造工藝流程，在P型柱形成之後，在P型柱頂端增加一步離子注入，從而增加P型柱頂端的離子摻雜濃度，改善P阱區的電阻，優化器件的耐雪崩擊穿能力。
文檔編號H01L21/266GK103050408SQ201210174799
公開日2013年4月17日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者劉遠良 申請人:上海華虹Nec電子有限公司