[发明专利]通过开锥孔进行锥槽离子注入制作半导体器件超级结的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过开锥孔进行锥槽离子注入制作半导体器件超级结的方法，与现有直槽侧壁倾斜注入法相比具有器件制作容易、工艺简单、制造成本降低的特点，与现有V槽侧壁垂直注入法相比，在顺利获得超级结的同时提高器件的电流动态分布均匀性，属于超级结半导体器件制造技术领域。

背景技术

在功率半导体器件技术领域超级结已经被广泛采用。所述超级结其技术效果主要表现在通过改变器件耐压与器件电流通路的电阻率关系，实现高电压、低压降。超级结基本特征是在器件的漂移区内N型柱和P型柱的交替排列。与本发明有关的现有制作超级结的方法是V槽侧壁垂直注入法。如图1所示，所谓V槽1是指侧壁呈V形形态的沟槽，该方法以垂直(零度角)的方式注入，相对于现有直槽侧壁倾斜注入法而言，由于V槽1的两个侧壁2倾斜相交，无注入死角，外延、沉积、填充容易，不易出现填充空洞和缝隙；并且，零度角一次注入即可完成掺杂，工艺简单。申请号为CN201010517994的一件中国专利申请所公开方案就属于一种V槽侧壁垂直注入法。不过，该方案有其不足，一是由于在硅片上刻蚀V槽1难以获得理想的尖角底部，实际上所述V槽底部为无尖角平底3，当在这样的V槽1侧壁2表面和无尖角平底3表面生长一层薄氧化层4后，在以高能注入的方式掺杂过程中，如图1所示，由于在所述无尖角平底3注入方向与注入面垂直，掺杂的杂质浓度明显高于所述侧壁2掺杂的杂质浓度，导致电荷不平衡，这样的话实际上无法获得超级结效果；二是由多道平行V槽1构成的超级结其通路属于线通路，电流分散性不好，器件电流动态分布均匀性差。

发明内容

为了使制作的具有超级结的半导体器件获得超级结效果，并且，该器件具有较好的电流动态分布均匀性，我们发明了一种通过开锥孔进行锥槽离子注入制作半导体器件超级结的方法。

本发明之通过开锥孔进行锥槽离子注入制作半导体器件超级结的方法首先在硅片上刻蚀若干规则分布的锥孔5，如图2～图5所示，锥孔5底部呈平底状，然后向锥孔5中垂直注入杂质，再填充锥孔5，最后高温推结，如图6所示，形成P柱和N柱交替排布的超级结；并且：

A.注入前在锥孔5底部上制作覆盖层6，如图7所示，注入后去掉覆盖层6；或者，

B.注入后随即自锥孔5底部向下刻蚀，去除注入时在锥孔5底部下面形成的高浓度掺杂层7，如图8、9所示；或者，

C.注入前在锥孔5侧壁及底部上淀积掩蔽层8，直到使锥孔5底部呈尖角状，如图10所示，注入后去掉掩蔽层8；或者，

D.注入前在锥孔5侧壁及底部上外延或者淀积注入层9，直到使锥孔5底部呈尖角状，注入时杂质注入到所述注入层9中，如图11所示。

本发明其技术效果在于，相比于现有技术，本发明以若干规则分布的锥孔5取代若干平行分布的V槽1，形成面通路，也是一种网络通路，相比于线通路结构，面通路结构均匀性高，这种结构的均匀性带来电荷的平衡，电流分散性好，器件电流动态分布均匀性得到提高。另外，本发明所采取的制作覆盖层6的措施能够防止锥孔5底部杂质浓度明显高于锥孔5侧壁杂质浓度现象的发生；本发明所采取的注入后随即自锥孔5底部向下刻蚀从而去除注入时在锥孔5底部下面形成的高浓度掺杂层7的措施消除了锥孔5底部杂质浓度明显高于锥孔5侧壁杂质浓度的现象；本发明所采取的淀积掩蔽层8以及淀积注入层9的措施从根本上防止锥孔5底部杂质浓度明显高于锥孔5侧壁杂质浓度现象的发生。所述四项措施均能够保证超级结效果的获得。

本发明中的锥孔与现有技术中的V槽从广义上讲均属于锥槽，本发明与现有技术均以垂直注入方式掺杂，因此，本发明也属于一种锥槽离子注入制作半导体器件超级结的方法。

附图说明

图1是现有制作超级结的V槽侧壁垂直注入法示意图。图2是本发明之方法中的四棱锥状锥孔田字格分布俯视示意图。图3是本发明之方法中的四棱锥状锥孔品字形分布俯视示意图。图4是本发明之方法中的六棱锥状锥孔蜂巢状分布俯视示意图。图5是本发明之方法锥孔侧壁垂直注入示意图，该图同时作为摘要附图。图6是本发明之方法注入后填充并高温推结结果示意图。图7是本发明之方法注入前在锥孔底部上制作覆盖层示意图。图8是本发明之方法注入时在锥孔底部下面形成高浓度掺杂层示意图。图9是本发明之方法注入后随即自锥孔底部向下刻蚀去除高浓度掺杂层示意图。图10是本发明之方法注入前在锥孔侧壁及底部上淀积掩蔽层然后再注入示意图。图11是本发明之方法注入前在锥孔侧壁及底部上外延或者淀积注入层然后向注入层注入杂质示意图。

具体实施方式