處理半導體器件的方法、裝置和系統的製作方法
2023-06-02 21:40:41
專利名稱：處理半導體器件的方法、裝置和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及微電子和電力電子技術領域，尤其涉及處理半導體器件的方法、裝置和系統。
背景技術：
現代電力電子技術是節 能環保和新能源產業的關鍵技術，而IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體)是公認的第三次電力電子技術革命最具代表性的場控型功率器件，廣泛用於變頻器、伺服控制器、低噪音電源、變頻調速、家用電器、照明、網絡通信、計算機、汽車電子、國防、航空航天等領域，是現代電力電子器件中應用潛力最大的器件之一。IGBT晶片的加工製造是產業鏈中最重要的核心環節。目前，IGBT晶片的加工工藝分為平面工藝和溝槽工藝，可根據電壓電流等級和應用領域的不同而採用不同的工藝。其中平面工藝在高壓大電流IGBT晶片加工中佔有主導地位。圖I所示，為IGBT器件的電阻構成示意圖，該結構的導通電阻Rdson =Rch+Ra+Rjfet+Repi +Rsub+Rc 其中Rch為該半導體器件中MOS分量的溝道電阻，Ra為該半導體器件中MOS分量的表面積累層電阻，Rjfet為該半導體器件中MOS分量的結型場效應電晶體導通電阻，Repi為該半導體器件中外延層電阻，Rsub為該半導體器件中襯底層電阻，Re為該半導體器件中接觸電阻。對於該該半導體器件的性能來講，導通電阻Rdson越小，則損耗越小、器件性能越好。其中，結型場效應電晶體導通電阻Rjfet是對導通電阻Rdson影響較大的分量之一。如圖2a至圖2f所示，現有技術中加工半導體器件的流程為a、準備襯底I ;b、對襯底I進行場氧化，形成氧化膜2 ;c、在襯底I的整個上表面塗抹一層光刻膠3，並進行深濃硼光刻；d、對光刻後的襯底I進行深濃硼注入；e、進行深濃硼驅入，使注入的深濃硼4滲入襯底I ;f、進行柵氧化形成氧化層5、多晶濺積形成多晶層6等工序完成半導體器件的加工流程。因此，如何使得在處理半導體器件的過程中，儘可能地減小半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能，是業界一直努力想要解決的一個問題。
發明內容
本發明實施例提供了一種處理半導體器件的方法、裝置和系統，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。本發明實施範例提供了一種處理半導體器件的方法，該方法包括對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。相應的，本發明實施範例提供了一種處理半導體器件的裝置，包括光刻模塊，用於控制光刻設備對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；注入模塊，用於控制注入設備將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；驅入模塊，用於控制驅入設備將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。相應的，本發明實施例提供了一種處理半導 體器件的系統，包括光刻設備、雜質注入設備和雜質驅入設備；所述光刻設備，用於對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；所述雜質注入設備，用於將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；所述雜質驅入設備，用於將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。本發明實施例提供了一種處理處理半導體器件的方法、裝置和系統，用於對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。使用本發明實施例提供的處理處理半導體器件的方法、裝置和系統，通過向JFET區驅入同質雜質，增加了 JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。而且，在半導體器件有源區注入雜質，不會減小半導體器件表面承壓層的體電阻和承壓能力。
圖I為IGBT器件的電阻結構示意圖；圖2a至圖2f為現有技術中加工半導體器件的流程示意圖；圖3為本發明實施例中處理半導體器件的方法流程示意圖；圖4為本發明另一實施例中處理半導體器件的方法流程示意圖；圖5a至圖5i為本發明另一實施例中半導體器件的方法流程示意圖；圖6為本發明另一實施例中處理半導體器件的裝置示意圖；圖7為本發明另一實施例中處理半導體器件的系統示意圖。
具體實施例方式下面結合各個附圖對本發明實施例技術方案的主要實現原理具體實施方式
及其對應能夠達到的有益效果進行詳細地闡述。為了提高現有技術中半導體器件的性能，本發明實施例提供了一種處理半導體器件的方法，如圖3所示，包括以下步驟步驟301、對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；具體的，對襯底的上表面進行場氧化形成氧化膜，然後在該氧化膜的上表面塗光刻膠後，對襯底的有源區進行光刻。其中，襯底包括有源區和無源區，該有源區為襯底製作器件的區域，通過光刻可以在該有源區形成半導體器件的圖形區域。步驟302、將第一雜質注入到光刻後的有源區，該第一雜質的類型與襯底的雜質的類型相同；具體的，通過注入設備，將與襯底的雜質的類型相同的第一雜質，注入到光刻後的有源區。其中，該第一雜質的類型可以包括硼或磷，也就是當襯底中的雜質為磷時，該第一雜質為磷；當襯底中的雜質為硼時，該第一雜質為硼。步驟303、將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，該預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。具體的，本實施例預定結深的確定，需要滿足使得在該襯底上完成半導體器件的 製作後，該預定結深的位置恰好對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。實際應用中，可以預置半導體器件性能參數與預定結深的對應關係，從而根據獲得的半導體器件性能參數得到對應的預定結深，例如半導體器件性能參數為A時，其對應的預定結深為a，半導體器件性能參數為B時，其對應的預定結深為b，半導體器件性能參數為C時，其對應的預定結深為c，則已知設計的半導體器件參數，可以根據上述對應關係獲知對應的預定結深。。這樣，通過將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，提高了 JFET區中的雜質濃度，降低了 JFET區縱向體電阻以及JFET區的有效橫截面積，有利於提高器件的性能。然後，對注入第一雜質後的襯底進行光刻、第二雜質注入、第二雜質驅入、柵氧化、多晶矽濺積等工藝加工，最終完成半導體器件的加工製作。期中，第二雜質的類型與襯底的雜質的類型不同，例如當襯底的雜質為磷時，該第二雜質為硼。通過上述描述，可以看出，使用本發明實施例提供的處理半導體器件的方法，通過將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，增加了 JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。而且，在半導體器件有源區注入雜質，不會減小半導體器件表面承壓層的體電阻和承壓能力。以處理IGBT器件為例，對本發明提供的處理半導體器件的方法進行詳細說明，假設襯底的雜質為磷，如圖4所示，包括以下步驟步驟401、準備襯底；如圖5a所示，準備襯底51，該襯底51包括有源區和無源區，其中，有源區為製造半導體器件的區域。步驟402、對襯底進行場氧化；如圖5b所示，對該襯底51進行場氧化，形成一層氧化膜52，為光刻過程做準備。步驟403、對襯底的有源區進行光刻；如圖5c所示，在該氧化膜52的上表面塗抹一層光刻膠53，然後對襯底51的有源區進行光刻，以便在有源區形成半導體器件的圖形區域。步驟404、向襯底注入磷；如圖5d所示，為了提高襯底中雜質的濃度，向襯底中注入磷。步驟405、將注入的磷驅入至襯底內的預定結深，該預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中；如圖5e所示，根據預置的半導體器件性能參數與結深的對應關係，獲得IGBT器件性能參數對應的預定結深，然後利用驅入設備將注入的磷54驅入至預定結深。由於該預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中，這樣增加了 JFET區內的雜質濃度，減小了該區的導通電阻，進而減小了 IGBT器件的整體導通電阻，提高了半導體器件的性能。步驟406、對注入磷後的襯底進行深濃硼光刻；如圖5f所示，在注入磷的襯底的上表面填塗一層光刻膠55，然後進行深濃硼光刻。步驟407、如圖5g所 示，對襯底進行深濃硼注入；步驟408、對襯底進行深濃硼驅入，如圖5h所示，使注入的深濃硼56 (黑色部分)滲入襯底51 ；步驟409、對襯底進行柵氧化，形成氧化層；步驟410、對襯底進行多晶矽濺積等工序，完成IGBT器件的加工。圖5f-圖5i為上述步驟406-410的加工流程示意圖，由於其屬於現有技術，在此不再贅述。通過上述描述，可以看出，使用本發明實施例提供的處理半導體器件的方法，通過將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，增加了 JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。而且，在半導體器件有源區注入雜質，不會減小半導體器件表面承壓層的體電阻和承壓能力。相應的，本發明實施例還提供了一種處理半導體器件的裝置，如圖6所示，包括光刻模塊601,用於控制光刻設備對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；注入模塊602，用控制注入設備將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；驅入模塊603，用於控制驅入設備將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。較佳的，該光刻模塊601,具體用於襯底上表面形成氧化膜後,控制光刻設備在所述氧化膜的上表面添塗光刻膠，對所述襯底的有源區進行光刻，在所述有源區形成半導體器件的圖形區域。較佳的，該裝置還包括獲取模塊604，用於根據預置的半導體器件性能參數與結深的對應關係，獲得半導體器件性能參數對應的所述預定結深。通過上述描述，可以看出，使用本發明實施例提供的處理半導體器件的裝置，通過將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，增加了 JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。而且，在半導體器件有源區注入雜質，不會減小半導體器件表面承壓層的體電阻和承壓能力。相應的，本發明實施例還提供了一種處理半導體器件系統，如圖7所示，包括光刻設備701、雜質注入設備702和雜質驅入設備703 ；該光刻設備701，用於對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；該雜質注入設備702，用於將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；該雜質驅入設備703，用於將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。較佳的，該光刻設備701，還用於對注入第一雜質後的襯底進行光刻；該雜質注入設備702，還用於對光刻後的襯底進行第二雜質注入；該雜質驅入設備703，還用於對第二雜質注入後的襯底進行第二雜質驅入；所述第二雜質的類型與所述襯底的雜質的類型不同。通過上述描述，可以看出，使用本發明實施例提供的處理半導體器件的方法、裝置和系統，通過將第一雜質驅入至襯底內的預定結深，增加了 JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。而且，在半導體器件有源區注入雜質，不會減小半導體器件表面承壓層的體電阻和承壓能力。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本 發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種處理半導體器件的方法，其特徵在於，包括 對場氧化後的襯底的有源區進行光刻； 將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同； 將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述對場氧化後的襯底的有源區進行光刻，包括 對所述襯底的上表面進行場氧化，形成氧化膜； 在所述氧化膜的上表面添塗光刻膠後，對所述襯底的有源區進行光刻，在所述有源區形成半導體器件的圖形區域。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述將第一雜質注入到光刻後的有源區，包括 通過注入設備，將與所述襯底的雜質的類型相同的第一雜質，注入到光刻後的有源區；所述第一雜質的類型包括硼或磷。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據預置的半導體器件性能參數與結深的對應關係，獲得半導體器件性能參數對應的所述預定結深。
5.如權利要求1-4中任一所述的方法，其特徵在於，所述將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深之後，還包括 對注入第一雜質後的襯底進行光刻、第二雜質注入、第二雜質驅入、柵氧化、多晶矽濺積；所述第二雜質的類型與所述襯底的雜質的類型不同。
6.一種處理半導體器件的裝置，其特徵在於，包括 光刻模塊，用於控制光刻設備對場氧化後的襯底的有源區進行光刻； 注入模塊，用於控制注入設備將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同； 驅入模塊，用於控制驅入設備將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述光刻模塊，具體用於襯底上表面形成氧化膜後，控制光刻設備在所述氧化膜的上表面添塗光刻膠，對所述襯底的有源區進行光刻，在所述有源區形成半導體器件的圖形區域。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括 獲取模塊，用於根據預置的半導體器件性能參數與結深的對應關係，獲得半導體器件性能參數對應的所述預定結深。
9.一種處理半導體器件的系統，其特徵在於，包括光刻設備、雜質注入設備和雜質驅入設備； 所述光刻設備，用於對場氧化後的襯底的有源區進行光刻； 所述雜質注入設備，用於將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同； 所述雜質驅入設備，用於將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。
10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於， 所述光刻設備，還用於對注入第一雜質後的襯底進行光刻； 所述雜質注入設備，還用於對光刻後的襯底進行第二雜質注入； 所述雜質驅入設備，還用於對第二雜質注入後的襯底進行第二雜質驅入；所述第二雜質的類型與所述襯底的雜質的類型不同。
全文摘要
本發明涉及微電子和電力電子技術領域，尤其涉及處理半導體器件的方法、裝置和系統，該方法包括對場氧化後的襯底的有源區進行光刻；將第一雜質注入到光刻後的有源區，所述第一雜質的類型與所述襯底的雜質的類型相同；將所述第一雜質驅入至所述襯底內的預定結深，所述預定結深的位置對應在半導體器件的結型場效應電晶體JFET區中。使用本發明實施例提供的處理處理半導體器件的方法、裝置和系統，通過向JFET區注入同質雜質，增加了JFET區的雜質濃度，減小了半導體器件的導通電阻，從而整體提高了半導體器件的性能。
文檔編號H01L21/00GK102737990SQ20111009080
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者禹久贏, 趙亞民 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司