CN103035528B - 超级结制备工艺方法 - Google Patents
超级结制备工艺方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103035528B CN103035528B CN201210163767.7A CN201210163767A CN103035528B CN 103035528 B CN103035528 B CN 103035528B CN 201210163767 A CN201210163767 A CN 201210163767A CN 103035528 B CN103035528 B CN 103035528B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type
- deep trench
- layer
- epitaxial loayer
- type epitaxial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超级结制备工艺方法，在深沟槽内填充P型单晶硅形成P型柱时，该P型柱的形成分两步生长，首先生长轻掺杂的第一层P型外延层用于平衡临近P型柱的N型外延层，然后再生长掺杂浓度相对第一层P型外延层浓度高的第二层P型外延层，并且第二层P型外延层高度从底端到沟槽的顶端距离为整个沟槽深度的1/4至1/3。本发明通过改善超级结制备过程中深沟槽填充工艺流程，改变P柱顶端的浓度，进而能够改善器件的雪崩击穿能力。
Description
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制备工艺方法。
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。它是在普通双扩散金属氧化物半导体(DMOS)的基础上引入超级结(SuperJunction)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；另外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，需要提高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备工艺方法，能够改善器件的雪崩击穿能力。
为解决上述技术问题，本发明的超级结制备工艺方法是采用如下技术方案实现的，在深沟槽内填充P型单晶硅形成P型柱时，该P型柱的形成分两步生长，首先生长轻掺杂的第一层P型外延层用于平衡临近N型柱的N型外延层，该第一层P型外延层的掺杂浓度依据所使用的硅片衬底表面N型外延层的掺杂浓度确定；然后再生长掺杂浓度相对第一层P型外延层浓度高的第二层P型外延层，并且第二层P型外延层从底端到沟槽的顶端距离为整个沟槽深度的1/4至1/3。
本发明是采用深沟槽加P型柱填入方式制备具有超级结功率器件的，通过改善超级结的制造工艺流程，分两步填充深沟槽形成不同浓度的P型柱，提高P型柱顶端的浓度，控制第二层P型外延层的厚度，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。此外，该方法工艺过程简单，并且比较容易控制，比较适合用于批量生产。
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是栅极形成示意图；
图7是源极和接触孔形成示意图；
图8是最终形成的器件结构示意图。
具体实施方式
所述超级结制备工艺方法在本发明的一实施例中，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1～8ohm.cm，而衬底2的电阻率低，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。P型柱4的形成分两步生长，第一步先生长轻掺杂的第一层P型外延层用于平衡临近N型柱的N型外延层，该第一层P型外延层的掺杂浓度依据所使用的硅片衬底表面N型外延层的掺杂浓度确定；第二步再生长掺杂浓度相对第一层P型外延层浓度高的第二层P型外延层，并且第二层P型外延层从底端(如图4中三角形的顶点)到沟槽的顶端(如图4中三角形的底边)距离约为整个沟槽深度的1/4至1/3。
第一层P型外延层的掺杂浓度约为1E14～1E16atm/cm-3；第二层P型外延层的掺杂浓度约为1E15～1E17atm/cm-3。
如图5所示，采用CMP(化学机械研磨)方法将硅片表面P型多晶硅去除。
如图6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7所示，利用离子注入形成源极6，随后形成接触孔10。
如图8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。
Claims (4)
1.一种超级结制备工艺方法，其特征在于：在深沟槽内填充P型单晶硅形成P型柱时，该P型柱的形成分两步生长，首先生长轻掺杂的第一层P型外延层用于平衡临近N型柱的N型外延层，该第一层P型外延层的掺杂浓度依据所使用的硅片衬底表面N型外延层的掺杂浓度确定；然后再生长掺杂浓度相对第一层P型外延层浓度高的第二层P型外延层，并且第二层P型外延层从底端到沟槽的顶端距离为整个沟槽深度的1/4至1/3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述深沟槽是通过一层光罩层定义出深沟槽的图案，采用干法刻蚀形成的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述干法刻蚀深沟槽时可以采用氧化物层作为硬光罩层，首先刻蚀硬光罩层，然后再刻蚀深沟槽；或者不用硬光罩层，直接刻蚀形成深沟槽。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述P型柱采用选择性外延填充方式在所述深沟槽中填充P型单晶硅形成，然后用化学机械研磨CMP方法将其表面磨平。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210163767.7A CN103035528B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 超级结制备工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210163767.7A CN103035528B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 超级结制备工艺方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103035528A CN103035528A (zh) | 2013-04-10 |
| CN103035528B true CN103035528B (zh) | 2015-08-19 |
Family
ID=48022309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210163767.7A Active CN103035528B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 超级结制备工艺方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103035528B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101989552A (zh) * | 2009-08-07 | 2011-03-23 | 上海华虹Nec电子有限公司 | CoolMOS的纵向区的制造方法 |
| CN102054701A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 超接面mos纵向p型区的制作方法 |
| CN102231390A (zh) * | 2011-06-17 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 一种超结结构的纵向双扩散金属氧化物半导体功率器件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19840032C1 (de) * | 1998-09-02 | 1999-11-18 | Siemens Ag | Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren dazu |
| CN102208447B (zh) * | 2011-05-20 | 2013-04-24 | 无锡新洁能股份有限公司 | 一种具有超结结构的半导体器件及其制造方法 |
-
2012
- 2012-05-23 CN CN201210163767.7A patent/CN103035528B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101989552A (zh) * | 2009-08-07 | 2011-03-23 | 上海华虹Nec电子有限公司 | CoolMOS的纵向区的制造方法 |
| CN102054701A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 超接面mos纵向p型区的制作方法 |
| CN102231390A (zh) * | 2011-06-17 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 一种超结结构的纵向双扩散金属氧化物半导体功率器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103035528A (zh) | 2013-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102569067B (zh) | 一种平面高压超快软恢复二极管的制造方法 | |
| KR101315699B1 (ko) | 초접합 트렌치 구조를 갖는 파워 모스펫 및 그 제조방법 | |
| CN101924131B (zh) | 横向扩散mos器件及其制备方法 | |
| CN109037071A (zh) | 一种屏蔽栅功率器件的制备方法 | |
| CN104009087B (zh) | 一种静电屏蔽效应晶体管及其设计方法 | |
| CN104409334B (zh) | 一种超结器件的制备方法 | |
| CN103390545A (zh) | 改善沟槽型nmos漏源击穿电压的方法及其结构 | |
| CN103123898B (zh) | 超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法 | |
| CN101989602B (zh) | 一种沟槽mosfet | |
| CN112349769A (zh) | 改善雪崩能力的超结终端结构及制造方法 | |
| CN102104026B (zh) | 集成有肖特基二极管的功率mos晶体管器件的制造方法 | |
| CN104157683A (zh) | Igbt芯片及其制备方法 | |
| CN103065966B (zh) | 一种超级结的制备工艺方法 | |
| CN113782586A (zh) | 一种多通道超结igbt器件 | |
| CN102005472B (zh) | 一种功率半导体器件的制造方法 | |
| CN103578999A (zh) | 一种超级结的制备工艺方法 | |
| CN106229339A (zh) | 一种超结mos的终端结构及其制造方法 | |
| CN103035528B (zh) | 超级结制备工艺方法 | |
| CN103137485B (zh) | 平面型超级结制备方法 | |
| CN103035674A (zh) | 射频横向双扩散场效应晶体管及其制造方法 | |
| CN111244177A (zh) | 一种沟槽型mos器件的结构、制作工艺以及电子装置 | |
| CN103050408A (zh) | 超级结制作方法 | |
| CN216871974U (zh) | 一种多通道超结igbt器件 | |
| CN112635331B (zh) | 一种超级结功率器件的制备方法 | |
| CN104517853A (zh) | 超级结半导体器件制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING Free format text: FORMER OWNER: HUAHONG NEC ELECTRONICS CO LTD, SHANGHAI Effective date: 20140110 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201206 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI TO: 201203 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140110 Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 1399 Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation Address before: 201206, Shanghai, Pudong New Area, Sichuan Road, No. 1188 Bridge Applicant before: Shanghai Huahong NEC Electronics Co., Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |