[发明专利]超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种具有超级结的场效应管制作方法。

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。它是在普通双扩散金属氧化物半导体(DMOS)的基础上，通过引入超级结(Super Junction)结构，使其除了具备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。

现有的超级结DMOS的制备方法主要分成两大类：一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成多个间隔设置的P型柱；另外一种是在深沟槽刻蚀后进行P型柱填充。

在利用深沟槽加P型柱填充方式制备超级结功率器件的工艺方法中，通常做成平面的VDMOS(垂直扩散场效应晶体管)，这样容易在两个临近的P阱之间形成JFET(结效应晶体管)，从而导致器件的导通电阻增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法，可以提高工艺方法的稳定性，进而改善器件的电性能。

为解决上述技术问题，本发明的超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法是采用如下技术方案实现的：

步骤1，在一衬底上端生长一层具有足够厚度的N型外延层；

步骤2，利用光罩在所述N型外延层的上端定义出需要P阱注入的区域，利用高温退火将P阱注入进行推进；

步骤3，通过一层光罩定义出沟槽的图案，采用干法刻蚀，在所述N型外延层中形成一定深度的多个第一沟槽；

步骤4，采用选择性外延沉积的填充方式，在所述第一沟槽内填充P型单晶硅，形成P型柱；

步骤5，采用化学机械研磨CMP将所述第一沟槽顶部表面的P型单晶硅去除，使该第一沟槽的表面磨平；

步骤6，利用热氧化在所述N型外延层的顶端生长一层二氧化硅薄膜；

步骤7，采用湿法刻蚀将所述二氧化硅薄膜完全去除；

步骤8，采用光刻与干法刻蚀在两个P型柱之间形成一个第二沟槽；

步骤9，在所述第二沟槽中填充多晶硅，利用干法刻蚀进行回刻，将第二沟槽之外的多晶硅去除；

步骤10，利用离子注入在所述第一沟槽两侧的P阱中形成源极区；

步骤11，对所述衬底背面减薄和蒸金，在所述衬底的背面形成漏极。

本发明的方法是在现有的深沟槽加P柱填充方式制备超级结功率器件的工艺方法基础上，通过改进制造工艺流程，采用选择性外延的方式填充深沟槽形成的P型柱比较致密并且没有孔洞；通过在CMP工艺后加入一层牺牲氧化层的生长和去除，可以削弱或者去除深沟槽附件的硅残留。同时结合沟槽型VDMOS工艺方法加工具有超级结的场效应管，可以有效去除结晶体管效应(JFET)，从而降低VDMOS的导通电阻；这样可以提高工艺稳定，减小功耗，进而改善器件的电性能。

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1-11是超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法控制流程示意图。

具体实施方式

结合图1-11所示，所述超级结双扩散金属氧化物半导体器件的制作方法在一实施例中，具体实现的步骤如下：

步骤1，参见图2所示，在衬底2上端生长一层具有足够厚度的N型外延层3。所述N型外延层3的厚度由器件设计的耐压值所决定。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。

步骤2，如图3所示，利用光罩在所述N型外延层3的上端定义出需要P阱5注入的区域，然后利用高温退火工艺将P阱5注入进行推进。

步骤3，如图4所示，通过一层光罩定义出深沟槽的图案，采用干法刻蚀，在所述N型外延层3中形成一定深度的多个深沟槽9。深沟槽9的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；也可以不采用硬光罩层，直接进行干法刻蚀形成深沟槽9。

步骤4，如图5所示，采用选择性外延沉积的填充方式，在深沟槽9内填充P型单晶硅，形成P型柱4。