一種超結mosfet的製造方法

2024-03-04 10:07:15 1

專利名稱：一種超結mosfet的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種超結MOSFET的製造方法。發明背景
目前已有的超結MOSFET製造方法一為先形成複合緩衝層，然後與普通MOSFET的製造過程一樣生長場氧、場氧刻蝕、形成柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、形成器件特徵層(P阱區)、源區η+、金屬電極等，此方法的缺點是在形成器件特徵層(阱區)時會有高溫退火過程，此過程會對複合緩衝層(CB層)的形貌產生影響。目前已有的超結MOSFET製造方法二為先在晶圓上形成器件特徵層(P阱區)，然後形成複合緩衝層(CB層)，接著生長場氧、場氧刻蝕、形成柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、p+區、源區η+、金屬電極等。此方法解決了高溫退火過程，對複合緩衝層(CB層)的形貌的影響。此方法相比上述方法一，解決了形成器件特徵層(阱區)時高溫退火過程複合緩衝層(CB層)形貌的影響。在器件製造中主要的生產成本來自於掩膜版的費用，上述超結MOSFET製造方法中源區η+的形成需要額外的掩膜版來界定源區η+的區域。

發明內容
本發明所解決的技術問題是提供一種在不影響器件特性的前提下可以減少器件製造中掩膜版的數量，且可以用傳統的半導體製造工藝實現，不會增加工藝的難度，從而降低生產成本的超結MOSFET的製造方法。為解決上述的技術問題，本發明採取的技術方案
一種超結MOSFET的製造方法，其特殊之處在於通過以下步驟實現
步驟一提供η型重摻雜的η+襯底，並在η+襯底上形成η型外延層；
步驟二 通過光刻界定出p-body的注入區域，進行P型雜質注入，並通過熱過程推阱形成P阱區；
步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區域，並通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成複合緩衝層；
步驟四在矽片上生長場氧化層；
步驟五通過光刻場氧化層界定出器件元胞區，以及預留部分場氧作為源區η+注入的阻擋層；
步驟六生長柵氧化層，澱積多晶矽，並通過光刻界定出多晶矽柵極的區域；
步驟七用多晶矽層及場氧層作為源區η型雜質離子注入的阻擋層，並進行推阱形成源區η+ ；
步驟八與整個半導體矽片表面澱積介質層；
步驟九通過光刻，界定出接觸孔區域，並進行介質層刻蝕，可通過控制刻蝕時間與速率將場氧一併去出，從而刻蝕出接觸孔；
步驟十在介質層上澱積金屬層，並刻蝕。
上述的源區η+注入時用多晶矽層及場氧層作為源區η+注入的阻擋層。與現有技術相比，本發明中源區η+的形成不需要額外的掩膜版就可以實現，在不影響器件特性的前提下可以減少器件製造中掩膜版的數量，且這種製造方法可以用傳統的半導體製造工藝實現，不會增加工藝的難度，從而降低生產成本。


圖I為本發明的步驟一的示意 圖2為本發明的步驟二的示意 圖3為本發明的步驟三的示意 圖4為本發明的步驟四的示意 圖5為本發明的步驟五的示意 圖6為本發明的步驟六的示意 圖7為本發明的步驟七的示意 圖8為本發明的步驟八的示意圖；
圖9為本發明的步驟九的示意 圖10為本發明的步驟十的示意 圖11為本發明的功率器件的俯視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明器件的製造步驟為
步驟一提供η型重摻雜的η+襯底，並在η+襯底上形成η型外延層，如圖I示。步驟二 通過光刻界定出p-body的注入區域，進行P型雜質注入，並通過熱過程推阱形成P阱區，如圖2示。步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區域，並通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成複合緩衝層,如圖3示。步驟四在矽片上生長場氧化層，圖4示。步驟五通過光刻場氧化層界定出器件元胞區，以及預留部分場氧作為源區η+注入的阻擋層，如圖5示。步驟六生長柵氧化層，澱積多晶矽，並通過光刻界定出多晶矽柵極的區域。如圖6不。步驟七用多晶矽層及場氧層作為源區η型雜質離子注入的阻擋層，並進行推阱形成源區η+,如圖7示。步驟八與整個半導體娃片表面澱積介質層，如圖8示
步驟九通過光刻，界定出接觸孔區域，並進行介質層刻蝕，可通過控制刻蝕時間與速率將場氧一併去出，從而刻蝕出接觸孔，如圖9示。步驟十澱積金屬層，並刻蝕。如圖10示。上述的源區η+注入時用多晶矽層及場氧層作為源區η+注入的阻擋層，從而源區η+注入就不需要額外的掩膜版從而減少了一層掩膜版，節約了生產成本，如圖7所示。
通過上述步驟製造的器件含有一個第一導電類型材料的襯底層，它可以是η型半導體也可以是P型半導體，但在本發明中用η型半導體來加以說明，我們稱其為η+襯底。在襯底上生長第一導電類型材料的外延層，它可以是η型半導體也可以是P型半導體，但在本發明中用η型半導體來加以說明，我們稱其為η外延層。在η外延層上有許多個元胞，每一個元胞具有一個含器件特徵區域的器件特徵層，器件特徵層起第二種導電類型材料的作用，它可以起η型半導體的作用，也可以起P型半導體的作用，但在本發明中用P型半導體來加以說明，我們將其成為P阱。在P阱與η外延層之間有一個複合緩衝層(CompositeBuffer Layer)，簡稱CB層。CB層中含有第一種導電類型材料構成的第一半導體區，此第一種導電類型的材料可以是η型半導體也可以是P型半導體，但在本發明中用η型導電材料來說明。CB層中還含有第二種導電類型材料構成的第二半導體區，此第二種導電類型的材料可以是P型半導體也可以是η型半導體，但在本發明中用P型導電材料來說明。CB層中的第一種半導體區和第二種半導體區是交替排列的，在本發明中我們將CB層中的第一種半導體區稱為Ncolumn，我們將CB層中的第二種半導體區成為Pcolumn。若以MOSFET為例，如圖10所示，除了包含Pcolumn、Ncolumn、P講外,在有源區娃片的表面還需要形成源區 η+、柵氧化層(gate oxide)、柵電極(poly)、漏極(drain)、bpsg 層、源極(source)。
參見圖11，功率器件包括元胞區和終端兩部分，本發明涉及的是元胞區的製造。傳統工藝一般用場氧這層的掩膜版界定出元胞區及終端，元胞區中的場氧會被完全的刻蝕掉，但本發明元胞區的場氧不會完全刻蝕掉，會在元胞區中預留有部分的場氧化層，用此場氧來作為器件源區η+注入的阻擋層；在源區η+注入時用多晶矽層及場氧層作為源區η+注入的阻擋層，從而源區η+注入就不需要額外的掩膜版從而減少了一層掩膜版，節約了生產成本如圖7所示。源區η+注入後，需要與整個半導體矽片表面澱積BPSG層；通過光刻，界定出接觸孔區域，並進行介質層刻蝕，應為BPSG質層與場氧的介質層需要的刻蝕手段相同，所以只需要在此處通過控制刻蝕時間及刻蝕速率就可將之前元胞區預留的場氧化層及接觸孔處的BPSG刻蝕乾淨，從而刻蝕出接觸孔如圖8及圖9所示。
權利要求
1.一種超結MOSFET的製造方法，其特徵在於通過以下步驟實現 步驟一提供η型重摻雜的η+襯底，並在η+襯底上形成η型外延層； 步驟二 通過光刻界定出p-body的注入區域，進行P型雜質注入，並通過熱過程推阱形成P阱區； 步驟三通過光刻界定出形成p-colunm的區域，並通過刻蝕及外延填充形成p-column,形成複合緩衝層； 步驟四在矽片上生長場氧化層； 步驟五通過光刻場氧化層界定出器件元胞區，以及預留部分場氧作為源區η+注入的阻擋層； 步驟六生長柵氧化層，澱積多晶矽，並通過光刻界定出多晶矽柵極的區域； 步驟七用多晶矽層及場氧層作為源區η型雜質離子注入的阻擋層，並進行推阱形成源區η+ ； 步驟八與整個半導體矽片表面澱積介質層； 步驟九通過光刻，界定出接觸孔區域，並進行介質層刻蝕，可通過控制刻蝕時間與速率將場氧一併去出，從而刻蝕出接觸孔； 步驟十在介質層上澱積金屬層，並刻蝕。
2.根據權利要求I所述的一種超結MOSFET的製造方法，其特徵在於所述的源區η+注入時用多晶矽層及場氧層作為源區η+注入的阻擋層。
全文摘要
本發明涉及一種超結MOSFET的製造方法。本發明通過以下步驟實現提供n型重摻雜的n+襯底，並在n+襯底上形成n型外延層，之後形成p阱區、複合緩衝層；在矽片上生長場氧化層；通過光刻場氧化層界定出器件元胞區，以及預留部分場氧作為源區n+注入的阻擋層；生長柵氧化層，澱積多晶矽，並通過光刻界定出多晶矽柵極的區域；用多晶矽層及場氧層作為源區n型雜質離子注入的阻擋層，並進行推阱形成源區n+；與整個半導體矽片表面澱積介質層；通過光刻，界定出接觸孔區域，並進行介質層刻蝕，刻蝕出接觸孔；在介質層上澱積金屬層，並刻蝕。本發明可以用傳統的半導體製造工藝實現，不會增加工藝的難度，從而降低生產成本。
文檔編號H01L21/336GK102931090SQ20121029287
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者陳橋梁, 任文珍, 陳仕全, 馬治軍, 杜忠鵬 申請人:西安龍騰新能源科技發展有限公司