一種半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法及結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]功率集成電路有時(shí)也稱高壓集成電路，是現(xiàn)代電子學(xué)的重要分支，可為各種功率變換和能源處理裝置提供高速、高集成度、低功耗和抗輻照的新型電路，廣泛應(yīng)用于電力控制系統(tǒng)、汽車電子、顯示器件驅(qū)動(dòng)、通信和照明等日常消費(fèi)領(lǐng)域以及國(guó)防、航天等諸多重要領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)大，對(duì)其核心部分的高壓器件也提出了更高的要求。
[0003]對(duì)功率器件MOSFET而言，在保證擊穿電壓的前提下，必須盡可能地降低器件的導(dǎo)通電阻來(lái)提高器件性能。但擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間存在一種近似平方關(guān)系，形成所謂的“娃限”。為了打破“硅限”，提高器件性能，提出了多種新型器件結(jié)構(gòu)，典型的結(jié)構(gòu)有:超結(jié)結(jié)構(gòu)和IGBT結(jié)構(gòu)。超結(jié)是基于三維RESURF技術(shù)，其漂移區(qū)由重?fù)诫s的P、N柱相間構(gòu)成。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是電荷補(bǔ)償原理，當(dāng)漏極電壓達(dá)到一定值時(shí)，漂移區(qū)的N型區(qū)和P型區(qū)彼此相互耗盡，最終達(dá)到完全耗盡，有效的提高了漂移區(qū)電場(chǎng)，提高器件的擊穿電壓，另外，由于漂移區(qū)N型區(qū)和P型區(qū)彼此耗盡，有效的增加了漂移區(qū)摻雜濃度，降低器件的導(dǎo)通電阻。然而，超結(jié)結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，器件性能對(duì)電荷失衡非常敏感，尤其是對(duì)于擊穿電壓在600V以上的應(yīng)用，其多次外延注入的工藝也使得生產(chǎn)成本居高不下。IGBT結(jié)構(gòu)是基于電導(dǎo)調(diào)制原理，其器件結(jié)構(gòu)是將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中漏極的N型換成P型，其他結(jié)構(gòu)不變，因此，器件的擊穿電壓幾乎可以保持不變。在器件導(dǎo)通時(shí)，由于漏極改成了 P型，因此會(huì)向漂移區(qū)注入大量的空穴，調(diào)制漂移區(qū)載流子濃度，增加導(dǎo)通電流，降低器件的導(dǎo)通電阻。然而，由于器件導(dǎo)通時(shí)，漂移區(qū)存在著大量的空穴，在器件關(guān)斷時(shí)，少子的復(fù)合和抽取需要一定的時(shí)間，即所謂的少子儲(chǔ)存效應(yīng)，會(huì)形成所謂的“拖尾電流”，使得器件的關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)，影響器件的高頻性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提出一種半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法及結(jié)構(gòu)，旨在解決如何能夠簡(jiǎn)單方便的制備出半導(dǎo)體功率器件。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明實(shí)施例采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括:
[0007]在厚膜SOI襯底上進(jìn)行刻蝕，形成Trench層窗口，并對(duì)所述厚膜SOI襯底進(jìn)行斜角注入及底部注入，形成高摻雜η型漂移區(qū)；
[0008]注入后進(jìn)行快速退火，并進(jìn)行表面氧化，在所述Trench層窗口表面形成一層薄S12M ;
[0009]進(jìn)行S1JX積，形成深氧Trench層，進(jìn)行P_well注入，進(jìn)行N+注入，進(jìn)行P+注入并進(jìn)行快速退火；
[0010]多晶硅窗口刻蝕、重?fù)诫s多晶硅沉積、金屬場(chǎng)板窗口刻蝕以及金屬沉積、金屬刻蝕，形成源極、漏極、柵極。
[0011]優(yōu)選地，所述厚膜襯底包括:
[0012]Si基、SOI基或者SiC基襯底。
[0013]優(yōu)選地，所述在對(duì)所述厚膜SOI襯底進(jìn)行斜角注入及底部注入的劑量為漂移區(qū)濃度的8?10倍。
[0014]優(yōu)選地，所述快速退火和表面氧化同時(shí)進(jìn)行，在窗口表面形成一層薄S1Jl以及激活注入離子，溫度為800?900°C，時(shí)間為20?50min。
[0015]優(yōu)選地，所述金屬場(chǎng)板窗口刻蝕的窗口寬度在0.4?0.8 μ m。
[0016]—種半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)包括:
[0017]源極、源金屬、柵金屬、漏極、漏極金屬、源極體區(qū)、多晶硅、金屬場(chǎng)板、N型重?fù)诫s區(qū)、氧Trench層、N型漂移區(qū)、埋氧層、P型襯底；
[0018]所述P型襯底在所述半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的底層，所述埋氧層在所述P型襯底之上，所述N型漂移區(qū)在所述埋氧層之上，所述N型重?fù)诫s區(qū)在所述N型漂移區(qū)之上，所述氧Trench層在所述N型重?fù)诫s區(qū)之上，所述金屬場(chǎng)板為多層長(zhǎng)度不等的縱向場(chǎng)板，在所述N型漂移區(qū)靠近所述氧Trench層的表面注入一層重?fù)诫sη型層。
[0019]優(yōu)選地，所述多層長(zhǎng)度不等的縱向場(chǎng)板為三層長(zhǎng)度不等的縱向場(chǎng)板。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例在傳統(tǒng)的橫向功率器件Trench LDMOS結(jié)構(gòu)的Trench層中引入多層深度不同的縱向金屬場(chǎng)板，同時(shí)在漂移區(qū)中引入一層重?fù)诫sη型層，在提高器件擊穿電壓方面，多層長(zhǎng)度不等的金屬場(chǎng)板可以在漂移區(qū)中引入多個(gè)新的電場(chǎng)峰值，同時(shí)將表面高電場(chǎng)引入體內(nèi)，避免器件在表面提前擊穿；全耗盡后的重?fù)诫sη型層提高了 Trench層表面電荷密度，提高了 Trench層和漂移區(qū)電場(chǎng)，提高器件擊穿電壓；在降低器件導(dǎo)通電阻方面，深氧Trench層減小了橫向漂移區(qū)長(zhǎng)度，多層場(chǎng)板在器件導(dǎo)通時(shí)會(huì)在Trench層表面形成低阻電流通道以及重?fù)诫s的η型區(qū)的引入都可以有效的降低器件的導(dǎo)通電阻，提高器件性能，該器件結(jié)構(gòu)對(duì)于Si基、SOI基、SiC基襯底均適用，縱向金屬場(chǎng)板一方面可以輔助耗盡漂移區(qū)，提高漂移區(qū)的有效濃度，另一方面在器件導(dǎo)通時(shí)在重?fù)诫sη型區(qū)中形成了一個(gè)低阻的電流通道，有效的降低了器件的導(dǎo)通電阻。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的另一種示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體功率器件電場(chǎng)的示意圖。
[0025]10標(biāo)識(shí)源金屬、11標(biāo)識(shí)柵金屬、12標(biāo)識(shí)漏極金屬、13標(biāo)識(shí)漏極、14標(biāo)識(shí)氧Trench層、15標(biāo)識(shí)N型重?fù)诫s區(qū)、16標(biāo)識(shí)N型偏移區(qū)、17標(biāo)識(shí)埋氧區(qū)、18標(biāo)識(shí)P型襯底、19標(biāo)識(shí)金屬場(chǎng)板、20標(biāo)識(shí)多晶娃、21標(biāo)識(shí)源極體區(qū)、22標(biāo)識(shí)源極。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明實(shí)施例，而非對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0027]實(shí)施例一
[0028]參考圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖。
[0029]在實(shí)施例一中，所述半導(dǎo)體功率器件結(jié)構(gòu)的制備方法包括:
[0030]步驟101，在厚膜SOI襯底上進(jìn)行刻蝕，形成Trench層窗口，并對(duì)所述厚膜SOI襯底進(jìn)行斜角注入及底部注入，形成高摻雜η型漂移區(qū)；
[0031 ] 步驟102，注入后進(jìn)行快速退火，并進(jìn)行表面氧化，在所述Trench層窗口表面形成一層薄3;102層；
[0032]步驟103，進(jìn)行S1jX積，形成深氧Trench層，進(jìn)行P_well注入，進(jìn)行N+注入，進(jìn)行P+注入并進(jìn)行快速退火；
[0033]步驟104，多晶硅窗口刻蝕、重?fù)诫s多晶硅沉積、金屬場(chǎng)板窗口刻蝕以及金屬沉積、金屬刻蝕，形成源極、漏極、柵極。
[0034]具體的，器件制備流程(以SOI基襯底為例):
[0035](I)在厚膜SOI襯底上進(jìn)行刻蝕，形成Trench層窗口 ；
[0036](2)進(jìn)行斜角注入及底部注入，形成高摻雜η型漂移區(qū)，注入劑量約為漂移區(qū)濃度的8?10倍；
[0037](3)快速退火和表面氧化同時(shí)進(jìn)行，在窗口表面形成一層薄S1Jl以及激活注入離子，溫度為800?900°C，時(shí)間為20?50min ；
[0038](4)進(jìn)行S12沉積，形成深氧Trench層；
[0039](5)進(jìn)行 P-well 注入；
[0040](6)進(jìn)行N+注入；
[0041 ] (7)進(jìn)行P+注入并進(jìn)行快速退火；
[0042](8)多晶硅窗口刻蝕；
[0043](9)重?fù)诫s多晶硅沉積；
[0044](10)金屬場(chǎng)板窗口刻蝕，窗口寬度在0.4?0.8 μ m ;
[0045](11)金屬沉積；
[0046](12)金屬刻蝕，形成源極、漏極、柵極。
[0047]具體的，傳統(tǒng)Trench LDMOS器件是在漂移區(qū)中部插入一層深的氧Trench層，可以有效的減小漂移區(qū)長(zhǎng)度，降低器件導(dǎo)通電阻，但是器件處于關(guān)態(tài)時(shí)，電場(chǎng)大部分都聚集于器件表面，體內(nèi)電場(chǎng)較小，器件容易在表面提前擊穿，限制了擊穿電壓的進(jìn)一步提高，本發(fā)明提出了一種新的器件結(jié)構(gòu)，如圖2以SOI基襯底為例，其在傳統(tǒng)Trench LDMOS器件的基礎(chǔ)上引入了多層長(zhǎng)度不等的縱向場(chǎng)板