CN102104001B - 提高沟槽型功率mos器件的击穿电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，在沟槽型功率MOS器件的沟槽刻蚀形成之后，在沟槽下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的阱，该阱位于外延层中；而在接触孔刻蚀形成之后，在接触孔下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的接触阱，且接触阱伸到外延层中。采用本发明的方法所制备的沟槽型功率MOS器件，器件的击穿电压得到提高。

Description

提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法
技术领域
本发明涉及一种沟槽型功率MOS器件的制备方法，具体涉及一种提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法。
背景技术
沟槽型功率MOS器件是目前热门的功率器件。图1为现有的一种沟槽型功率MOS器件的结构示意图。在这种器件结构中，其通过体区与外延层所形成的PN结耗尽来形成漂移区，实现PN结的反向击穿，因此器件耐压的大小受到外延层的厚度和掺杂浓度的限制。在相同外延的前提下，如何来提高器件的击穿电压，或者在相同反向击穿电压情况下，如何降低通态电阻是业界努力的一个方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法。
为解决上述技术问题，本发明的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，在沟槽型功率MOS器件的沟槽刻蚀形成之后，在沟槽下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的阱，阱位于外延层中；而在接触孔刻蚀形成之后，在接触孔下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的接触阱，接触阱伸入外延层。
本发明的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，为在原有的沟槽型功率MOS器件的工艺平台上作进一步改进，增加了栅极沟道和接触孔底部两步离子注入和推进，分别在栅极下方和接触孔下方形成阱，在反向截止时扩大体区和外延层之间的耗尽区，提高器件的击穿电压。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有的沟槽型功率MOS器件的结构示意图；
图2为采用本发明的方法制备的沟槽型功率MOS器件的结构示意图；
图3为本发明的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法的流程图；
图4为实施本发明的方法步骤中沟槽刻蚀后的结构示意图；
图5为实施本发明的方法步骤中沟槽底部离子注入的示意图；
图6为实施本发明的方法步骤中体区和源区离子注入的示意图；
图7为实施本发明的方法步骤中接触孔刻蚀后的示意图；
图8为实施本发明的方法步骤中接触孔底部离子注入的示意图。
具体实施方式
本发明的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，为在原有结构的基础上，通过栅极沟道下面和接触孔下面的离子注入来实现提高击穿电压，最终形成如图2所示的结构。
下面结合图3对本发明的方法作详细说明，包括如下步骤：
1)在沟槽型功率MOS器件的沟槽刻蚀形成(见图4)之后，在沟槽下方进行离子注入，在沟槽底部形成掺杂剂的导电类型与体区相同的栅极底部注入区(也称阱，见图5)。沟槽的刻蚀之前的工艺与常规的工艺相同，可为在外延层上淀积硬阻挡层，之后利用光刻工艺定义出沟槽图形，并刻蚀硬阻挡层，而后进行沟槽的刻蚀。沟槽底部通过离子束注入掺杂，掺杂类型与体区相同(与外延漂移区相反)，注入剂量范围为1012～1015原子/cm2，注入能量范围为1KeV～2000KeV。注入后可利用退火工艺进行注入区的推进，退火的温度为400～1200摄氏度，处理时间为10秒～10小时。
2)接着是利用常规工艺制备栅氧，以及用多晶硅填充沟槽形成栅极。
3)而后同样是采用常规工艺进行体区的离子注入和源区的离子注入(见图6)，以及在形成了上述结构的衬底上淀积层间膜，接着刻蚀层间膜形成接触孔(见图7)。
4)在接触孔刻蚀形成之后，在接触孔下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的接触孔注入区(也称接触阱)，该接触孔注入区的深度要深于体区和沟槽，在外延层内。所注入的离子剂量范围为1012～1015原子/cm2，注入能量范围为1KeV～2000KeV。离子注入后可利用退火工艺进行注入区的推进，退火的温度为400～1200摄氏度，时间为10秒～10小时。接着为离子注入在接触孔底部形成高浓度离子注入区，以形成欧姆接触(见图8)。
后其它工艺与传统功率MOS晶体管器件制程工艺完全一致。

Claims (4)

1.一种提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，其特征在于：
在所述沟槽型功率MOS器件的沟槽刻蚀形成之后，在所述沟槽下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的阱，所述阱位于外延层中；而在接触孔刻蚀形成之后，在接触孔下方进行离子注入，形成导电类型与体区相同的接触阱，所述接触阱伸到所述外延层中。
2.根据权利要求1所述的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，其特征在于：所述沟槽下方离子注入的剂量范围为1012～1015原子/cm2，注入能量为1～2000KeV；所述接触孔下方离子注入的剂量范围为1012～1015原子/cm2，注入能量范围为1～2000KeV。
3.根据权利要求1或2所述的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，其特征在于：在所述沟槽下方离子注入工艺和接触孔下方离子注入工艺后中，都要对衬底进行退火处理。
4.根据权利要求3所述的提高沟槽型功率MOS器件的击穿电压的方法，其特征在于：所述退火处理的温度设置为400～1200℃，处理时间为10秒至10小时。
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