CN109003900A - 一种制作稳定vdmos功率器件的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，属于集成电路技术领域。所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法包括：对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩的图形；按照LDD光罩的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。该工艺方法能够使VDMOS功率器件的沟道区电阻大大降低，降低VDMOS功率器件在单粒子辐照条件下的寄生三极管导通可能性，提高了可靠性；并且加工工艺简单，可控性强，具有很强的可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法。
背景技术
单粒子辐照效应对超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated Circuit，VLSI)、CMOS电路器件、功率VDMOS功率器件器件具有较大影响，能够干扰器件和电路的正常工作。单粒子辐照能够对器件造成硬损伤，可能会就此造成器件永久失效。当单粒子入射在VDMOS器件的源极有源区时，可能导致器件的寄生晶体三极管(由源极有源区、p-body区和外延层形成)开启，使VDMOS器件失去栅开关功能，进一步可能形成正反馈，导致器件的烧毁，称为单粒子烧毁(SEB)现象。
在VDMOS功率器件的制作工艺中，需要一个较浓的电阻率做衬底材料片，在衬底材料片上进行硅外延所需的电阻率和厚度，完成后进行VDMOS功率器件制作。器件制作工艺通常是要生成场氧（SiO2）后，进行场氧腐蚀，完成有源区的隔离。在有源区上进行P型杂质注入，形成阱（Pwell）、器件的沟道区域和耐压的隔离，进行N型杂质注入，形成源端接触（N+），接着进行P型杂质的注入，形成体接触(P+)，然后进行栅氧氧化，淀积多晶，进行光刻腐蚀，形成栅控制端，最后把栅端和漏端通过金属连线引出，这样器件结构基本完成。现有的VDMOS功率器件结构由于一般采用硅基材料来做VDMOS功率器件，基础介质层如硅、硅化合物等材料，其在辐照环境下，会产生单粒子烧毁效应，当整个集成电路中采用大量的VDMOS功率器件进行驱动、开关，其可靠性将巨幅下降，无法满足电路应用高可靠性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，以解决现有的VDMOS功率器件容易产生单粒子烧毁效应，可靠性无法满足电路应用的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，包括如下步骤：
对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩的图形；
按照LDD光罩的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。
可选的，所述P型杂质的注入剂量为1E14~1E15cm-2，能量为50-70Kev。
可选的，在对器件的沟道区域注入光刻前，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：
提供硅衬底；
在所述硅衬底上生长出外延硅层；
进行P型杂质注入，注入剂量为5E12~5E13cm-2，能量为50-80Kev，并进行高温退火处理形成P阱。
可选的，在进行高温退火激活处理后，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：
按照N+/P+光罩的图形，分别形成源端和体接触的图形；
按照P+光罩图形注入P型杂质，注入剂量为5E14~5E15cm-2，能量为50-100Kev，并进行高温退火处理形成P+体接触端；按照N+光罩图形注入N型杂质，注入剂量为5E14~1E16cm-2，能量为50-80Kev，并进行高温退火处理形成N+源端；
进行栅氧SiO2生长和多晶硅的淀积；
对栅氧SiO2和多晶硅进行光刻和腐蚀，形成多晶栅控制端；
进行介质隔离层淀积，完成接触孔和金属淀积光刻，接出源端、体接触和栅端，形成完整的VDMOS功率器件。
可选的，在进行P型杂质注入之前，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：按照P阱光罩的图形，形成所需P阱的图形。
可选的，所述硅衬底的电阻率为0.002~0.004Ω·cm。
可选的，所述外延硅层的电阻率为3-24Ω·cm，厚度为3um-50um。
可选的，所述P型杂质的种类包括B和BF2；所述N型杂质的种类包括P、As和In。
本发明还提供了一种根据上述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法制作出的VDMOS功率器件。
在本发明中提供了一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩的图形；按照LDD光罩的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。该工艺方法能够使VDMOS功率器件的沟道区电阻大大降低，降低VDMOS功率器件在单粒子辐照条件下的寄生三极管导通可能性，提高了可靠性；并且加工工艺简单，可控性强，具有很强的可操作性。
附图说明
图1是本发明提供的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法的流程示意图；
图2~图9是制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法的各步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其流程示意图如图1所示。所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法包括如下步骤：
步骤S11：对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩的图形；
步骤S12：按照LDD光罩的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。
具体的，首先提供硅衬底1，并在所述硅衬底1上生长出外延硅层2，如图2所示。其中，所述硅衬底1的电阻率为0.002~0.004Ω·cm，所述外延硅层2的电阻率为3-24Ω·cm，厚度为3um-50um。
接着，如图3所示，根据器件要求进行P阱的光刻：按照P阱光罩的图形3，形成所需P阱的图形。然后如图4，进行P型杂质注入，注入完成后进行高温退火处理形成P阱。其中，P型杂质的注入剂量为5E12~5E13cm-2，能量为50-80Kev，所述P型杂质优选B或BF2。
请继续参阅图5，为了器件在辐照环境下高可靠性要求，增加器件沟道区域的注入。对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩4的图形；如图6所示，按照LDD光罩4的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。其中所述P型杂质优选B或BF2，注入剂量为1E14~1E15cm-2，能量为50-70Kev。通过离子注入处理使其降低沟道电阻，从而降低因寄生三极管导通引发的器件烧毁概率。
根据器件要求分别进行源端和体接触端的光刻。先按照图7中N+/P+光罩7的图形（包括图7中虚线框内部分和其两侧的阴影部分），分别形成源端和体接触的图形；按照P+光罩图形（图7中虚线框部分）注入P型杂质，所述P型杂质优选B或BF2，注入剂量为5E14~5E15cm-2，能量为50-100Kev，注入完成后进行高温退火处理形成P+体接触端；按照N+光罩图形（图7中阴影部分）注入N型杂质，所述N型杂质优选P、As或In，注入剂量为5E14~1E16cm-2，能量为50-80Kev，注入完成后进行高温退火处理形成N+源端，如图8。
接着进行栅氧SiO2 5生长和多晶硅6的淀积，再对所示栅氧SiO2 5和多晶硅6进行光刻和腐蚀工艺，形成多晶栅控制端，这样一个完整的器件基本形成；进行介质隔离层淀积，完成接触孔和金属淀积光刻，接出源端、体接触和栅端，形成完整的VDMOS功率器件。
采用本发明的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法制作出的VDMOS功率器件，对其沟道区域进行了离子注入工艺处理，因此在沟道区域下的导通电阻很低，能够减少单粒子辐照时发生烧毁和在大电流工作条件下的烧毁概率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (9)
1.一种制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
对器件的沟道区域注入光刻，形成LDD光罩的图形；
按照LDD光罩的图形注入P型杂质，进行高温退火激活处理。
2.如权利要求1所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，所述P型杂质的注入剂量为1E14~1E15cm-2，能量为50-70Kev。
3.如权利要求1所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，在对器件的沟道区域注入光刻前，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：
提供硅衬底；
在所述硅衬底上生长出外延硅层；
进行P型杂质注入，注入剂量为5E12~5E13cm-2，能量为50-80Kev，并进行高温退火处理形成P阱。
4.如权利要求1所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，在进行高温退火激活处理后，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：
按照N+/P+光罩的图形，分别形成源端和体接触的图形；
按照P+光罩图形注入P型杂质，注入剂量为5E14~5E15cm-2，能量为50-100Kev，并进行高温退火处理形成P+体接触端；按照N+光罩图形注入N型杂质，注入剂量为5E14~1E16cm-2，能量为50-80Kev，并进行高温退火处理形成N+源端；
进行栅氧SiO2生长和多晶硅的淀积；
对栅氧SiO2和多晶硅进行光刻和腐蚀，形成多晶栅控制端；
进行介质隔离层淀积，完成接触孔和金属淀积光刻，接出源端、体接触和栅端，形成完整的VDMOS功率器件。
5.如权利要求3所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，在进行P型杂质注入之前，所述制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法还包括：按照P阱光罩的图形，形成所需P阱的图形。
6.如权利要求3所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，所述硅衬底的电阻率为0.002~0.004Ω·cm。
7.如权利要求3所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，所述外延硅层的电阻率为3-24Ω·cm，厚度为3um-50um。
8.如权利要求4所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法，其特征在于，所述P型杂质的种类包括B和BF2；所述N型杂质的种类包括P、As和In。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的制作稳定VDMOS功率器件的工艺方法制作出的VDMOS功率器件。
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