一種vdmos器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種VDMOS器件的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]VDMOS (Vertical Double Diffused Metal Oxide Semiconductor,垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管兼有雙極晶體管和普通MOS (Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是開(kāi)關(guān)應(yīng)用還是線形應(yīng)用，VDMOS都是理想的功率器件，VDMOS主要應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速、逆變器、不間斷電源、電子開(kāi)關(guān)、高保真音響、汽車(chē)電器和電子鎮(zhèn)流器等。VDMOS的制造過(guò)程為:首先，在重?fù)诫sN+襯底上生長(zhǎng)一層N型外延層；其次，由P型基區(qū)與N+源區(qū)的兩次橫向擴(kuò)散結(jié)深之差形成溝道，這兩個(gè)區(qū)域在離子注入過(guò)程中都是通過(guò)柵自對(duì)準(zhǔn)工藝注入各自的摻雜雜質(zhì)。
[0003]一般VDMOS器件是在硅基襯底的外延片上制造形成的，外延片的質(zhì)量直接影響到VDMOS器件的電特性，由于在硅基襯底的制造過(guò)程中，不可避免會(huì)引入大量的缺陷以及晶格位錯(cuò)。對(duì)于半導(dǎo)體材料而言，位錯(cuò)是半導(dǎo)體材料中一種比較常見(jiàn)的缺陷，指原子的局部不規(guī)則排列，對(duì)半導(dǎo)體材料以及在其上制作的半導(dǎo)體器件的性能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。大量的位錯(cuò)會(huì)向上延伸至外延層中，這些外延層中的位錯(cuò)會(huì)成為后續(xù)在其上制作的VDMOS器件表面漏電以及體內(nèi)擊穿的主要原因。
[0004]因此，如何控制外延層內(nèi)的缺陷及位錯(cuò)，成為提升VDMOS器件性能的一個(gè)非常重要的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有外延層存在位錯(cuò)缺陷對(duì)VDMOS器件的電特性產(chǎn)生不利影響的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種VDMOS器件的制作方法，包括:
[0006]在襯底的第一表面上形成保護(hù)層；
[0007]按照預(yù)設(shè)圖形對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行刻蝕形成窗口區(qū)域，得到與所述預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形；
[0008]采用橫向外延生長(zhǎng)方式在所述保護(hù)層圖形的上方區(qū)域和窗口區(qū)域形成外延層。
[0009]可選的，所述襯底為單晶硅，所述保護(hù)層為氧化硅或氮化硅。
[0010]可選的，所述按照預(yù)設(shè)圖形對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行刻蝕形成窗口區(qū)域，得到與所述預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形包括:
[0011]在所述保護(hù)層上形成光刻膠，并利用具有所述預(yù)設(shè)圖形的掩膜板對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光，形成與所述預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的光刻膠圖形；
[0012]按照所述光刻膠圖形對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行刻蝕，得到與所述預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形；
[0013]剝離所述保護(hù)層圖形上方的光刻膠圖形。
[0014]可選的，所述預(yù)設(shè)圖形為:方形、圓形或菱形中的任意一種。
[0015]可選的，所述橫向外延生長(zhǎng)方式包括:
[0016]所述窗口區(qū)域的外延層生長(zhǎng)方向?yàn)榇怪庇谒鲆r底向上；
[0017]所述保護(hù)層圖形上方區(qū)域的外延層生長(zhǎng)方向?yàn)槠叫杏谒鲆r底，并以所述窗口區(qū)域?yàn)閷?duì)稱(chēng)中心向相反的兩個(gè)反向。
[0018]可選的，所述形成外延層之后，還包括:
[0019]采用外延生長(zhǎng)方式或橫向外延生長(zhǎng)方式在所述外延層上重復(fù)形成多層外延層。
[0020]可選的，所述外延層的層數(shù)至少為I層，最多為5層。
[0021]可選的，在所述外延層上方依次形成柵極氧化層、多晶硅層、介質(zhì)層以及第一金屬層，并將所述多晶娃層作為VDMOS器件的柵極,將第一金屬層作為VDMOS器件的源極。
[0022]可選的，在所述襯底的第二表面沉積第二金屬層，刻蝕形成所述VDMOS器件的漏極。
[0023]可選的，所述形成VDMOS器件的漏極之前，還包括:
[0024]對(duì)所述襯底的第二表面進(jìn)行背面減薄工藝，去掉所述襯底和所述保護(hù)層圖形。
[0025]本發(fā)明提供的方法，首先在襯底上形成保護(hù)層圖形，之后采用橫向外延生長(zhǎng)方式在保護(hù)層圖形的上方區(qū)域和窗口區(qū)域形成外延層，利用保護(hù)層圖形對(duì)外延生長(zhǎng)方向進(jìn)行控制，可以將襯底內(nèi)的位錯(cuò)橫向拉伸，由此生長(zhǎng)的外延層的位錯(cuò)密度較襯底可以低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠大幅提聞外延層質(zhì)量，進(jìn)而提聞VDMOS器件的電性能。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)施例提供的一種VDMOS器件的制作方法的步驟流程圖；
[0027]圖2為本實(shí)施例中步驟S20的步驟流程圖；
[0028]圖3為本實(shí)施例中在在硅襯底01上制作一層氧化硅02的示意圖；
[0029]圖4為本實(shí)施例中在氧化硅02上曝光形成光刻膠圖形的示意圖；
[0030]圖5為本實(shí)施例中在硅襯底01上形成氧化硅圖形的示意圖；
[0031]圖6為本實(shí)施例中橫向外延生長(zhǎng)的方向示意圖；
[0032]圖7為本實(shí)施例中形成外延層的示意圖；
[0033]圖8為本實(shí)施例中最后得到的VDMOS器件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0035]在傳統(tǒng)的VDMOS器件外延片制作的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例采用橫向外延的方式來(lái)生長(zhǎng)外延層，并提供了一種VDMOS器件的制作方法，步驟流程如圖1所示，包括以下步驟:
[0036]步驟S10、在襯底的第一表面上形成保護(hù)層。
[0037]步驟S20、按照預(yù)設(shè)圖形對(duì)保護(hù)層進(jìn)行刻蝕形成窗口區(qū)域，得到與預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形。
[0038]步驟S30、采用橫向外延生長(zhǎng)方式在保護(hù)層圖形的上方區(qū)域和窗口區(qū)域形成外延層。
[0039]在襯底上制作形成外延層的晶片就是外延片，不同的襯底材料需要不同的外延生長(zhǎng)技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線，外延層的厚度為微米級(jí)，一般在2?20 μ m之間，而襯底的厚度相對(duì)外延層的厚度要大一些，一般為幾百ym。利用上述VDMOS器件的制作方法得到的外延層位錯(cuò)密度能夠?qū)⒌?-3個(gè)數(shù)量級(jí)，可以減小位錯(cuò)缺陷帶來(lái)的不利影響，大幅提高外延層質(zhì)量。
[0040]可選的，其中襯底可以為單晶硅，相應(yīng)的保護(hù)層可以為氧化硅或氮化硅。
[0041]可選的，步驟S20按照預(yù)設(shè)圖形對(duì)保護(hù)層進(jìn)行刻蝕形成窗口區(qū)域，得到與預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形，步驟流程如圖2所示，包括以下步驟:
[0042]步驟S201、在保護(hù)層上形成光刻膠，并利用具有預(yù)設(shè)圖形的掩膜板對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，形成與預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的光刻膠圖形。
[0043]步驟S202、按照光刻膠圖形對(duì)保護(hù)層進(jìn)行刻蝕，得到與預(yù)設(shè)圖形相應(yīng)的保護(hù)層圖形。
[0044]步驟S203、剝離保護(hù)層圖形上方的光刻膠圖形。
[0045]可選的，橫向外延生長(zhǎng)(Lateral Epitaxy Overgrowth,簡(jiǎn)稱(chēng)LEO)技術(shù)是將生長(zhǎng)的主要部分由縱向生長(zhǎng)轉(zhuǎn)為橫向生長(zhǎng)，使在橫向過(guò)生長(zhǎng)區(qū)缺陷向上延伸的趨勢(shì)得到抑制，從而降低缺陷密度，橫向外延生長(zhǎng)方式包括:
[0046]窗口區(qū)域的外延層生長(zhǎng)方向?yàn)榇怪庇谝r底向上；
[0047]保護(hù)層圖形上方區(qū)域的外延層生長(zhǎng)方向?yàn)槠叫杏谝r底，并以窗口區(qū)域?yàn)閷?duì)稱(chēng)中心向相反的兩個(gè)反向。
[0048]可選的，利用橫向外延生長(zhǎng)形成外延層之后，還包括:
[0049]采用外延生長(zhǎng)方式或橫向外延生長(zhǎng)方式在外延層上重復(fù)形成多層外延層。優(yōu)選的，外延層的層數(shù)至少為I層，最多為5層，如果外延層只有一層，則需要采用橫向外延生長(zhǎng)方式進(jìn)行生長(zhǎng)；如果外延層不止一層，則至少第一層外延層需要采用橫向外延生長(zhǎng)方式進(jìn)行生長(zhǎng)，之后的外延層可以采用橫向外延生長(zhǎng)方式進(jìn)行生長(zhǎng)，也可以采用普通的生長(zhǎng)方式。一般為了提高外延層質(zhì)量，可在外延層I的基礎(chǔ)上，繼續(xù)采用橫向外延的方法生長(zhǎng)外延層2，外延層3……但是，外延層的層數(shù)并不是越多越好，根據(jù)多次試驗(yàn)得到的結(jié)果是的話，3層左右的外延層得到的外延層質(zhì)量比較好，如果再繼續(xù)生長(zhǎng)，對(duì)于外延層缺陷和位錯(cuò)的減少就沒(méi)那么明顯了，而且超過(guò)5層之后，受到設(shè)備或環(huán)境的影響，繼續(xù)生長(zhǎng)還可能會(huì)使得外延層質(zhì)量變差，因此一般外延層為I?5層,優(yōu)選為3層。
[0050]可選的，形成外延層之后開(kāi)始制作VDMOS器件，在外延層上方依次形成柵極氧化層、多晶硅層、介質(zhì)層以及第一金屬層，并將多晶硅層作為VDMOS器件的柵極，將第一金屬層作為VDMOS器件的源極。
[0051]可選的，在襯底的第二表面沉積第二金屬層，刻蝕形成VDMOS器件的漏極。
[0052]可選的，形成VDMOS器件的漏極之前，還包括:
[0053]對(duì)襯底的第二表面進(jìn)行背面減薄工藝，去掉襯底和保護(hù)層圖形，能夠大幅度提升器件抗表面漏電和體內(nèi)擊穿的能力。通常的外延層在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)有很多的缺陷和位錯(cuò)，這種缺陷和位錯(cuò)會(huì)成為后