平面型VDMOS器件的製作方法與流程

2023-05-06 11:36:14 2

本發明實施例涉及半導體晶片製造工藝技術領域，尤其涉及一種平面型VDMOS器件的製作方法。

背景技術：

溝槽型垂直雙擴散金屬氧化物半導體電晶體(Vertical Double Diffusion Metal Oxide Semiconductor，簡稱VDMOS)是通過源和體離子注入的縱向擴散距離差來形成溝道，它廣泛應用於開關電源和同步整流領域。平面型VDMOS器件有一個重要的參數為單脈衝雪崩能量EAS，定義為單次雪崩狀態下器件能夠消耗的最大能量。

由於平面型VDMOS器件的外延層、體區和源區可等效為一個寄生三極體，當平面型VDMOS器件關斷時，若源漏間的反向電流流經體區產生的壓降大於寄生三極體的開啟電壓，則此反向電流會因為三極體的放大作用將寄生三極體導通，造成平面型VDMOS器件失效。為了防止平面型VDMOS器件失效，需要防止寄生三極體導通，現有技術主要通過以下兩種方式防止寄生三極體導通：1)通過在環區光刻時同時開出管芯內深體區注入窗口，深體區和環區同時注入驅入，此種方式驅入時間較長，可得到較深的深體區結，同時得到較好EAS能力；2)通過多晶刻蝕窗口，或採用側牆spacer阻擋，做自對準深體區注入。

方法1)由於深體區和環區同時光刻形成，並非自對準注入，因此後續步驟會存在和Poly層光刻對位偏移的問題，嚴重時深體區結會影響到溝道，進而影響平面型VDMOS器件的電性參數；方法2)由於深體區是在源區製作之後形成，因此不能驅入過深，否則會影響到源區和溝道，但較淺的深體區又不能有效提昇平面型VDMOS器件的EAS能力。因此，現有技術缺乏一種既不影響平面型VDMOS器件電性參數，又能有效提昇平面型VDMOS器件EAS能力的方法。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種平面型VDMOS器件的製作方法，以提昇平面型VDMOS器件的EAS能力，同時不影響平面型VDMOS器件電性參數。

本發明實施例的一個方面是提供一種平面型VDMOS器件的製作方法，包括：

在N型襯底的N型外延層上表面依次生長柵氧化層和多晶矽層，並在所述N型外延層中生成P-區和N+源區；

對所述柵氧化層進行光刻、刻蝕處理，以露出所述P-區和部分所述N+源區；

從露出的所述P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質；

對所述P型雜質進行驅入處理，以使所述P型雜質受熱膨脹並與所述P-區中的矽反應，形成P+區；

在所述柵氧化層和所述多晶矽層上表面生成介質層，在所述N+源區、所述P+區和所述介質層上表面生成金屬層，以完成所述平面型VDMOS器件的製作。

本發明實施例提供的平面型VDMOS器件的製作方法，通過從P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質，對P型雜質進行驅入處理，以使P型雜質受熱膨脹並與P-區中的矽反應，形成P+區，可以精確控制深體區即P+區的結深，通過增大深體區結深，以及注入P型雜質增大摻雜濃度，減小了深體區電阻，有效防止寄生三極體導通，提升了平面型VDMOS器件的EAS能力，同時不影響平面型VDMOS器件電性參數。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件的製作方法流程圖；

圖2為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖3為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖4為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意 圖；

圖5為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖6為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖7為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖8為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；

圖9為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件的製作方法流程圖；圖2為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖3為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖4為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖5為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖6為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖7為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖8為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖；圖9為本發明實施例提供的平面型VDMOS器件在製作過程中的剖面示意圖。本發明實施例在提昇平面型VDMOS器件的EAS能力的同時不影響其電性參數，提供了平面型VDMOS器件的製作方法，該方法具體步驟如下：

步驟S101、在N型襯底的N型外延層上表面依次生長柵氧化層和多晶矽層，並在所述N型外延層中生成P-區和N+源區；

所述在N型襯底的N型外延層上表面依次生長柵氧化層和多晶矽層，並在所述N型外延層中生成P-區和N+源區包括：在N型襯底的N型外延層上表面依次生長柵氧化層和多晶矽層；對所述多晶矽層進行光刻、刻蝕處理，以露出所述柵氧化層；透過露出的所述柵氧化層向所述N型外延層注入P型 離子，使所述P型離子在所述N型外延層中形成P-區；通過光刻處理在所述P-區中形成N+源區，所述N+源區與露出的所述柵氧化層相鄰，並在所述柵氧化層的下方，所述N+源區的寬度小於所述P-區寬度的一半。

如圖2所示，在N型襯底21的N型外延層22上表面依次生長柵氧化層23和多晶矽層24；如圖3所示，對多晶矽層24進行光刻、刻蝕處理，以露出柵氧化層23；如圖4所示，透過露出的柵氧化層23向N型外延層22注入P型離子，使所述P型離子在N型外延層22中形成P-區25；如圖5所示，通過光刻處理在P-區25中形成N+源區26，N+源區26與露出的柵氧化層23相鄰，並在柵氧化層23的下方，N+源區26的寬度小於P-區25寬度的一半。

步驟S102、對所述柵氧化層進行光刻、刻蝕處理，以露出所述P-區和部分所述N+源區；

如圖6所示，對柵氧化層23進行光刻、刻蝕處理，以露出P-區25和部分N+源區26。

經過光刻、刻蝕處理後，所述多晶矽層的寬度小於所述柵氧化層的寬度。

如圖6所示，經過光刻、刻蝕處理後，多晶矽層24的寬度小於柵氧化層23的寬度。

步驟S103、從露出的所述P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質；

如圖7所示，從露出的P-區25的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質27。

所述從露出的所述P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質包括：採用高能離子注入方法從露出的所述P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質。

不同深度位置處的所述P型雜質濃度相同；或者所述P型雜質的濃度隨著深度的增加遞減。

本發明實施例具體採用高能離子注入方法從露出的P-區25的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質27。不同深度位置處的P型雜質27濃度相同；或者P型雜質27的濃度隨著深度的增加遞減，即從上到下，P型雜質27的濃度遞減。

P型雜質27具體為硼。

步驟S104、對所述P型雜質進行驅入處理，以使所述P型雜質受熱膨脹並與所述P-區中的矽反應，形成P+區；

對圖7中的P型雜質27進行驅入處理，使圖7中的P型雜質27受熱膨脹並與P-區25中的矽反應，形成如圖8所示的P+區28。

P+區的深度大於所述P-區的深度。

如圖8所示，P+區28的深度大於P-區25的深度。

步驟S105、在所述柵氧化層和所述多晶矽層上表面生成介質層，在所述N+源區、所述P+區和所述介質層上表面生成金屬層，以完成所述平面型VDMOS器件的製作。

如圖9所示，在柵氧化層23和多晶矽層24上表面生成介質層29，在N+源區26、P+區28和介質層29上表面生成金屬層30，完成平面型VDMOS器件的製作。

本發明實施例通過從P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質，對P型雜質進行驅入處理，以使P型雜質受熱膨脹並與P-區中的矽反應，形成P+區，可以精確控制深體區即P+區的結深，通過增大深體區結深，以及注入P型雜質增大摻雜濃度，減小了深體區電阻，有效防止寄生三極體導通，提升了平面型VDMOS器件的EAS能力，同時不影響平面型VDMOS器件電性參數。

綜上所述，本發明實施例通過從P-區的表面向下在不同深度位置分別注入P型雜質，對P型雜質進行驅入處理，以使P型雜質受熱膨脹並與P-區中的矽反應，形成P+區，可以精確控制深體區即P+區的結深，通過增大深體區結深，以及注入P型雜質增大摻雜濃度，減小了深體區電阻，有效防止寄生三極體導通，提升了平面型VDMOS器件的EAS能力，同時不影響平面型VDMOS器件電性參數。

在本發明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連 接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用硬體加軟體功能單元的形式實現。

上述以軟體功能單元的形式實現的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述軟體功能單元存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬碟、只讀存儲器(Read-Only Memory，ROM)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。

本領域技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。