CN102142375A - 一种平面型场控功率器件的制造方法 - Google Patents

一种平面型场控功率器件的制造方法 Download PDF

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本发明涉及一种平面型场控功率器件的制造方法，它包括下列步骤：在一基材上热氧化二氧化硅作为栅氧化层，然后低压化学气相淀积多晶硅，并对多晶硅进行光刻形成多晶栅极；在所述多晶栅极的边缘形成边墙；以所述多晶栅极和边墙做掩蔽，在所述基材上注入硼后退火、推进形成P-阱区；去除所述边墙；在所述P-阱区中光刻预定的区域，并注入磷后退火、推进形成N+源区。本发明能在不影响沟道长度以及器件的开启电压和导通电阻的情况下，提高N+源区下方P-阱区的浓度，从而有效提高平面型场控功率器件的抗雪崩击穿能力。

Description

一种平面型场控功率器件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种平面型场控功率器件的制造方法。
背景技术
众所周知，平面型场控功率器件，如功率场效应晶体管(Power MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)的抗雪崩击穿能力是考量器件耐用度的重要指标，在一般的产品说明书中都会详细标注其抗雪崩击穿能力(Eas、Ear)。
目前，平面型场控功率器件主要由N+衬底、N-外延、P-区、N+源区、P+区、热氧化栅氧化层、多晶硅栅层、磷硅玻璃PSG、金属层、钝化层等组成；如图1所示，以Power MOSFET为例，现有技术中，平面型场控功率器件的一般制造流程如下：
步骤S 1，在由N+衬底1和N-外延2组成的基材(IGBT为N型单晶基材)上热氧化二氧化硅作为栅氧化层，然后低压化学气相淀积多晶硅，并进行光刻形成多晶栅极3；
步骤S2，以多晶栅极3做掩蔽，在N-外延2注入硼(硼的注入剂量范围通常为3E13-6E13)后退火、推进形成P-阱区4；
步骤S3，在P-阱区4中光刻预定的区域，并注入磷后退火、推进形成N+源区6；
步骤S4，以多晶栅极3做掩蔽，在P-阱区4注入硼后退火、推进形成P+接触区5；
步骤S5，淀积磷硅玻璃做隔离介质。
由于平面型场控功率器件的抗雪崩击穿能力主要受其本身寄生的NPN三极管影响，因此，要提高平面型场控功率器件的抗雪崩击穿能力主要的途径是减小寄生三极管的基极电阻RL，要达到上述效果，通常所采用的方法为：1、减小N+源区6的长度；2、增加P-阱区4或P+接触区5浓度；3、增加P-阱区4结深等。然而，上述方法分别存在一些缺点，例如，增加P-阱区4深度会使器件导通电阻增大，增加P-阱区4或P+接触区5浓度会增加器件阈值电压，这些都会严重影响器件的性能。
鉴于上述原因，目前迫切需要对这种平面型场控功率器件的制造工艺进行改进，以满足对其抗雪崩击穿能力的要求。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种平面型场控功率器件的制造方法，以有效提高器件的抗雪崩击穿能力，并具有与目前通用集成电路工艺完全兼容的特点。
本发明所述的一种平面型场控功率器件的制造方法，它包括下列步骤：
步骤S1，在一基材上热氧化二氧化硅作为栅氧化层，然后低压化学气相淀积多晶硅，并对多晶硅进行光刻形成多晶栅极；
步骤S2，以所述多晶栅极做掩蔽，在所述基材上注入硼后退火、推进形成P-阱区；
步骤S3，在所述P-阱区中光刻预定的区域，并注入磷后退火、推进形成N+源区；
步骤S4，以所述多晶栅极做掩蔽，在P-阱区注入硼后退火、推进形成P+接触区；
步骤S5，淀积磷硅玻璃做隔离介质；
所述制造方法还包括在所述步骤S1和步骤S2之间的步骤S12以及在所述步骤S2和步骤S3之间的步骤23，
步骤S12，在所述多晶栅极的边缘形成边墙；
步骤S23，去除所述边墙；
所述步骤S2包括以所述多晶栅极和所述边墙做掩蔽，并形成P-阱区。
在上述的平面型场控功率器件的制造方法中，所述步骤S12包括在所述多晶栅极的边缘采用四乙氧基硅烷淀积一层二氧化硅，并对该层二氧化硅进行各向同性刻蚀，以形成所述边墙。
在上述的平面型场控功率器件的制造方法中，所述步骤S12包括在650-750℃条件下，低温化学气相淀积所述二氧化硅。
在上述的平面型场控功率器件的制造方法中，所述步骤S23包括对所述边墙进行各向同性刻蚀。
在上述的平面型场控功率器件的制造方法中，在所述步骤S2中，所述硼的注入剂量范围为4E13-1.5E14。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明利用多晶边墙技术，即在形成多晶栅极的步骤完成后，增设了用四乙氧基硅烷形成边墙的步骤，并利用多晶栅极和边墙一起掩蔽P-阱区的注入和推进，在完成P-阱区后再蚀刻去除边墙，然后进行后续N+源区和P+接触区的加工；如此便能在不影响沟道长度以及器件的开启电压和导通电阻的情况下，提高N+源区下方P-阱区的浓度，从而有效提高平面型场控功率器件的抗雪崩击穿能力。
附图说明
图1是现有技术中Power MOSFET的内部结构示意图；
图2是采用本发明平面型场控功率器件的制造方法的Power MOSFET的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图2所示，本实施例中以Power MOSFET为例，对本发明，即一种平面型场控功率器件的制造方法进行说明，本制造方法包括下列步骤：
步骤S1，在由N+衬底1和N-外延2组成的基材上热氧化二氧化硅作为栅氧化层，然后低压化学气相淀积多晶硅，并对多晶硅进行光刻形成多晶栅极3；
步骤S12，在多晶栅极3的边缘采用四乙氧基硅烷(TEOS)，在650-750℃条件下，低温化学气相淀积淀积一层二氧化硅，并对该层二氧化硅进行各向同性刻蚀，形成边墙8；
步骤S2，以多晶栅极3和边墙8做掩蔽，在N-外延2注入硼后退火、推进形成P-阱区4，且硼的注入剂量范围为4E13-1.5E14；
步骤S23，对边墙8进行各向同性刻蚀，以去除边墙8；
步骤S3，在P-阱区4中光刻预定的区域，并注入磷后退火、推进形成N+源区6；
步骤S4，以多晶栅极3做掩蔽，在P-阱区4注入硼后退火、推进形成P+接触区5；
步骤S5，淀积磷硅玻璃(PSG)做隔离介质。
与现有技术相比，本发明采用的是在多晶栅极3台阶边缘两侧增加边墙8后，进行P-阱区4的注入和退火推进的方法，使P-阱区4的硼注入浓度可以显著提高，即将硼的注入剂量范围由现有通用工艺中的3E13-6E13提高到4E13-1.5E14，从而显著增加了N+源区下方的P-阱区浓度，同时也增加了P-阱区4的推进深度，这样就能显著降低寄生三极管的基极电阻；另外，本发明的制造方法中还包括在P-阱区4完成后，去除掉边墙8的步骤，然后再进行N+源区6的注入、推进，这样就可以保证沟道长度不用增加，而且也不会影响器件的开启电压和导通电阻。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种平面型场控功率器件的制造方法，它包括下列步骤：
步骤S1，在一基材上热氧化二氧化硅作为栅氧化层，然后低压化学气相淀积多晶硅，并对多晶硅进行光刻形成多晶栅极；
步骤S2，以所述多晶栅极做掩蔽，在所述基材上注入硼后退火、推进形成P-阱区；
步骤S3，在所述P-阱区中光刻预定的区域，并注入磷后退火、推进形成N+源区；
步骤S4，以所述多晶栅极做掩蔽，在P-阱区注入硼后退火、推进形成P+接触区；
步骤S5，淀积磷硅玻璃做隔离介质；
其特征在于，所述制造方法还包括在所述步骤S1和步骤S2之间的步骤S12以及在所述步骤S2和步骤S3之间的步骤23，
步骤S12，在所述多晶栅极的边缘形成边墙；
步骤S23，去除所述边墙；
所述步骤S2包括以所述多晶栅极和所述边墙做掩蔽，并形成P-阱区。
2.根据权利要求1所述的平面型场控功率器件的制造方法，其特征在于，所述步骤S12包括在所述多晶栅极的边缘采用四乙氧基硅烷淀积一层二氧化硅，并对该层二氧化硅进行各向同性刻蚀，以形成所述边墙。
3.根据权利要求2所述的平面型场控功率器件的制造方法，其特征在于，所述步骤S12包括在650-750℃条件下，低温化学气相淀积所述二氧化硅。
4.根据权利要求1或2所述的平面型场控功率器件的制造方法，其特征在于，所述步骤S23包括对所述边墙进行各向同性刻蚀。
5.根据权利要求1所述的平面型场控功率器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述硼的注入剂量范围为4E13-1.5E14。
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