[发明专利]一种横向功率器件漂移区的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，具体的说是涉及一种横向功率器件漂移区的制造方法。

背景技术

传统的横向高压功率器件为了实现高的击穿电压，要求其用于承担耐压的漂移区具有较长的距离和较低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。用较长轻掺杂的漂移区以提高器件的击穿电压，但是这将增大器件的元胞面积，导致器件的比导通电阻增大。在功率MOS器件设计中，击穿电压BV（Breakdown Voltage）与比导通电阻R_on,sp的关系很严峻：R_on,sp∝BV^2.5，这一矛盾关系限制了该类器件在高压大电流领域的应用。为了缩短器件的漂移区长度，人们提出槽型漂移区结构，通过槽氧化层耐压来缩短漂移区长度，进而降低器件比导通电阻。但是由于槽的引用，虽然漂移区长度缩短，载流子流动路径发生弯曲，较短的漂移区长度使得器件的比导通电阻虽有改善，但仍然较大。

文献Wentong Zhang,Ming Qiao,Xiaorong Luo,Bo Zhang,Zhaoji Li,“Ultra-low Specific On-resistance SOI High Voltage Trench LDMOS with Dielectric Field Enhancement Based on ENBULF Concept”,ISPSD2013,May26-30,Ishikawa Ongakudo,Kanazawa,Japan，基于体电场增强(Enhanced Bulk Field,ENBULF)的理论，提出一种具有超低比导通电阻的高压器件漂移区耐压结构，通过在平行于介质槽边缘两侧分别增加P型掺杂条和N型掺杂条，在反向偏压下，P条和N条提供的正负电荷增强了介质槽中的电通量密度，使得介质层电场增强，同时该结构垂直方向上类超结(Super Junction)结构也能提高埋氧层的纵向耐压。一方面，该结构在漂移区内引入纵向P条和N条减小版图面积，缓解了器件比导通电阻与耐压的矛盾关系；另一方面，P型掺杂条辅助耗尽，增大器件的漂移区浓度从而降低器件比导通电阻。

在大规模生产中，超结结构的主要形成方式是多次外延技术，在每次外延生长后通过光刻、离子注入，最后推结形成P型和N型掺杂条。本发明在工艺上通过多次外延和杂质注入掺杂，在注入能量和注入剂量上容易控制，且每次掺杂所用掩膜版与上一次相同，避免了成本的增加。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种横向功率器件漂移区的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种横向功率器件漂移区的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在漂移区1上生长一层外延层，进行N型杂质和P型杂质注入，重复步骤a多次后进入步骤b；

b.通过退火处理，形成N型掺杂条22和P型掺杂条21；

c.在N型掺杂条22和P型掺杂条21之间刻蚀介质槽3；

d.对介质槽3进行介质填充；

e.平坦化去除多余的介质。

具体的，步骤a还包括：

a1.在漂移区1上生长一层外延层，所述外延层和漂移区1具有相同的掺杂类型和掺杂浓度，在外延层上依次覆盖薄氧化层31和光刻胶4，在漂移区1上表面形成P型杂质注入窗口，进行高能离子注入形成P型掺杂区21；

a2.去除步骤a1中剩下的光刻胶4，重新光刻，在漂移区1上表面形成N型杂质注入窗口，进行高能离子注入形成N型掺杂区22；

a3.去除步骤a2中剩下的薄氧化层31和光刻胶4，回到步骤a1。

本发明的有益效果为，结构上在介质槽两侧引入P型和N型掺杂条，缓解了击穿电压和导通电阻的矛盾，另一方面，介质槽引入的折叠漂移区，有效地缩小了有源区面积，从而降低比导通电阻，减小版图面积；工艺上采用多次外延技术，有利地弥补了传统掺杂和注入无法形成一定深度的PN掺杂条的不足，同时制造过程中可以通过控制介质槽的深宽比、漂移区长度和N（P）型条的掺杂剂量，以及漂移区的浓度来控制器件的耐压。本发明利用简单的工艺实现了复杂结构的制造。

附图说明

图1是本发明的横向功率器件漂移区的结构示意图；

图2是本发明的主要工艺流程框图，优先进行P型条掺杂；

图3是本发明的主要工艺流程框图，优先进行N型条掺杂；

图4是本发明的工艺流程中第一次进行P型杂质注入示意图；