[发明专利]超级结制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种超级结的制作方法。

背景技术

超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在普通双扩撒金属氧化物半导体（DMOS）的基础上引入超级结（Super Junction）结构；除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、易电压控制、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明（高压气体放电灯）产品以及电视机（液晶或等离子电视机）和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

目前超级结功率器件的制备工艺方法主要分成两大类，一类是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P型柱；另一类是采用深沟槽刻蚀加P型柱填充的方式形成。在利用深沟槽加P型柱填入方式制备超级结的工艺方法中，填充P型柱的杂质浓度通常是均一的。为了改善器件的雪崩击穿能量，需要改善P型柱顶端的浓度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超级结制作方法，能够改善器件的耐雪崩击穿能力。

为解决上述技术问题，本发明的超级结制作方法是采用如下技术方案实现的，在深沟槽内填充P型单晶硅且形成P型柱之后，利用定义所述深沟槽的光罩层定义出离子注入区域，然后注入P型离子。

本发明在深沟槽加P型柱填入方式制备超级结的工艺方法基础上，在P型柱形成之后通过离子注入提高P型柱顶端的离子掺杂浓度，可以降低P阱区的电阻，并最终改善器件的雪崩击穿能力，同时维持器件的其它电性能不变，如击穿电压和导通电阻等。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是N型外延硅片示意图；

图2是P阱形成示意图；

图3是深沟槽形成示意图；

图4是深沟槽内填充P型单晶硅示意图；

图5是P型柱形成示意图；

图6是注入P型离子示意图；

图7是去除光刻胶后的示意图；

图8是栅极形成示意图；

图9是源极和接触孔形成示意图；

图10是最终形成的器件结构示意图。

具体实施方式

在一实施例中，所述超级结制作方法工艺流程如下：

如图1所示，准备一片带有足够厚度的N型外延硅片做衬底硅片。该衬底硅片由衬底2和在衬底2上端生长的N型外延层3构成。N型外延层3的电阻率较高，通常是5ohm.cm，而衬底2电阻率低，大约为1～5mohm.cm。N型外延层3的厚度由器件设计的耐压值所决定。

如图2所示，在所述N型外延硅片上端中利用光罩层定义出需要P阱5注入的区域，然后利用高温退火工艺将P阱注入进行推进。

如图3所示，通过一层光罩层定义出深沟槽9的图案，采用干法刻蚀的方法，形成一定深度的深沟槽9，其深度可以根据器件的击穿电压来决定。干法刻蚀深沟槽9时可以采用带氧化物层作为硬光罩层（Hard mask），首先刻蚀硬光罩层，然后再刻蚀深沟槽9。或者不用硬光罩层，直接刻蚀形成深沟槽9。

如图4所示，采用选择性外延填充方式，在深沟槽9内填充P型单晶硅，形成P型柱4。

如图5所示，采用CMP（化学机械研磨）方法将衬底硅片表面P型多晶硅去除。

如图6所示，在衬底硅片表面涂覆光刻胶，利用定义深沟槽9的光罩层定义离子注入区域，然后注入P型离子，如硼等；注入能量约为50-100Kev，注入剂量约为1-5E12，从而使深沟槽顶部的P型外延8掺杂浓度提高.

如图7所示，去除光刻胶，同时利用湿法刻蚀去除衬底硅片表面的氧化物。

如图8所示，依次沉积一层氧化硅和多晶硅作为栅极，然后通过光刻和刻蚀工艺形成栅极7

如图9所示，利用离子注入形成源极6，随后形成接触孔10。

如图10所示，等器件制备的所有工艺进行完后，再进行衬底硅片背面减薄和蒸金，在衬底硅片背面形成漏极1。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。