一種vdmos器件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種VDMOS的制作方法，包括：在N型襯底上依次形成N型外延層、第一氧化層和氮化硅層；在所述氮化硅層上形成多晶硅層，并對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽；在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)；去除所述第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行N型離子注入，形成N+源區(qū)；在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，得到第一結(jié)構(gòu)；對第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔。本發(fā)明還提供了采用上述制作方法形成的VDMOS器件。通過在JFET區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行高濃度的N型離子的注入，有效降低了VDMOS中JFET區(qū)域的電阻。
【專利說明】
一種VDMOS器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種VDMOS器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(VerticalDoubleDiffus1nMetal.0xide— SemiconductorFieldEfieetTransis tor，VDM0S)，兼有雙極晶體管和普通MOS器件的優(yōu)點(diǎn)，無論是開關(guān)應(yīng)用還是線形應(yīng)用，VDMOS都是理想的功率器件，主要應(yīng)用于電極調(diào)速、逆變器、不間斷電源、電子開關(guān)、高保真音響、汽車電器和電子鎮(zhèn)流器等。
[0003]常規(guī)平面型VDMOS的制作流程如下:
[0004]第一步:生長柵極介質(zhì)層(柵氧化層)。生長多晶硅，并經(jīng)過光刻、刻蝕，制作出多晶柵極。
[0005]第二步:進(jìn)行P-體區(qū)的注入和驅(qū)入。
[0006]第三步:進(jìn)行N+源區(qū)的光刻和注入。
[0007]第四步:生長氮化硅層，并進(jìn)行P+區(qū)的注入。
[0008]第五步:生長介質(zhì)層，并進(jìn)行接觸孔的光刻/刻蝕。
[0009]第六步:生長金屬層，并進(jìn)行金屬層的光刻/刻蝕。
[0010]最終形成的VDMOS的結(jié)構(gòu)如圖1所示。兩個(gè)P-體區(qū)中間所夾的區(qū)域，即結(jié)型場效應(yīng)晶體管(Junct1n Field-Effect Transistor，JFET) JFET區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的離子慘雜濃度，會(huì)影響到該處的電阻，JFET區(qū)域的摻雜濃度越高，該處的電阻越小。現(xiàn)有流程，無法單獨(dú)對此處得摻雜濃度進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種VDMOS器件及其制作方法，通過在JFET區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行高濃度的N型離子的注入，降低了 VDMOS中JFET區(qū)域的電阻。
[0012]提供一種VDMOS的制作方法，包括:
[0013]在N型襯底上依次形成N型外延層、第一氧化層和氮化硅層；
[0014]在所述氮化硅層上形成多晶硅層，并對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽；
[0015]在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)；
[0016]去除所述第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行N型離子注入，形成N+源區(qū)；
[0017]在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，得到第一結(jié)構(gòu)；
[0018]對所述第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔。
[0019]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0020]在所述接觸孔內(nèi)及所述介質(zhì)層表面形成第一金屬層；
[0021]在所述N型襯底沒有形成N型外延層的一面上形成第二金屬層。
[0022]優(yōu)選地，所述對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽，包括:
[0023]對所述多晶硅層進(jìn)行光刻刻蝕，形成多個(gè)溝槽，且一個(gè)溝槽位于所述多晶硅層的中間。
[0024]優(yōu)選地，所述在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，包括:
[0025]對所述多晶硅層進(jìn)行氧化，形成第二氧化層，且所述第二氧化層將所述多晶硅層中間的溝槽填滿。
[0026]優(yōu)選地，所述P型離子為硼離子，所述N型離子為磷離子。
[0027]優(yōu)選地，所述對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)，包括:
[0028]對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，形成P-體區(qū)，并在高溫爐管中進(jìn)行所述P-體區(qū)的驅(qū)入；
[0029]對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，形成P+區(qū)。
[0030]優(yōu)選地，所述去除所述第二氧化層，包括:采用氫氟酸腐蝕掉所述第二氧化層。
[0031]優(yōu)選地，所述在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，包括:
[0032]采用化學(xué)氣相沉淀的方式，在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層。
[0033]優(yōu)選地，所述對所述第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔，包括:
[0034]采用干法刻蝕，依次刻蝕掉所述介質(zhì)層、所述氮化硅層、所述第一氧化層及所述N+源區(qū)，直至接觸到所述P+區(qū)，形成接觸孔。
[0035]第二方面，本發(fā)明提供了一種VDMOS器件，所述VDMOS器件采用上述的制作方法得到。
[0036]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供一種VDMOS器件及其制作方法，采用分段結(jié)構(gòu)的多晶硅柵極，通過在JFET區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行高濃度的N型離子的注入，降低了 VDMOS中JFET區(qū)域的電阻。
【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1是現(xiàn)有VDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提供的VDMOS器件的制作方法的流程示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成第一氧化層的示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成氮化硅層的示意圖；
[0042]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成多晶硅層的示意圖；
[0043]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成多晶硅柵極的示意圖；
[0044]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成第二氧化層的示意圖；
[0045]圖8是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成P-體區(qū)的示意圖；
[0046]圖9是本發(fā)明實(shí)施例1中的P-體區(qū)驅(qū)入的示意圖；
[0047]圖10是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成P+區(qū)的示意圖；
[0048]圖11是本發(fā)明實(shí)施例1中的去除第二氧化層的示意圖；
[0049]圖12是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成N+源區(qū)的示意圖；
[0050]圖13是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成介質(zhì)層的示意圖；
[0051]圖14是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成接觸孔的示意圖；
[0052]圖15是本發(fā)明實(shí)施例1中的形成第一金屬層和第二金屬層的示意圖；
[0053]圖16是本發(fā)明實(shí)施例1提供的VDMOS器件的制作方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0055]如圖1所示，為本發(fā)明一實(shí)施例提供的VDMOS的制作方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟:
[0056]步驟S1:在N型襯底上依次形成N型外延層、第一氧化層和氮化硅層；
[0057]步驟S2:在所述氮化硅層上形成多晶硅層，并對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽；
[0058]步驟S3:在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)；
[0059]步驟S4:去除所述第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行N型離子注入，形成N+源區(qū)；
[0060]步驟S5:在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，得到第一結(jié)構(gòu)；
[0061]步驟S6:對第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔。
[0062]本實(shí)施例中，在步驟S6之后，該方法還包括如下步驟:
[0063]在所述接觸孔內(nèi)及所述介質(zhì)層表面形成第一金屬層；在N型襯底沒有形成N型外延層的一面上形成第二金屬層。
[0064]其中，第一金屬層的材料為鋁、硅或銅合金；而第二金屬層的材料為鈦、鎳或銀復(fù)合層。具體來說，形成第一金屬層的具體過程為:
[0065]A01、采用派射的方法沉積第一金屬層，厚度為I?5微米；
[0066]A02、對第一金屬層進(jìn)行涂膠、曝光、顯影；
[0067]A03、對第一金屬層進(jìn)行刻蝕。
[0068]本實(shí)施例中，步驟S2中對多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽，具體過程為:
[0069]對所述多晶硅層進(jìn)行光刻刻蝕，形成多個(gè)溝槽，且一個(gè)溝槽位于所述多晶硅層的中間。需要說明的是，多晶硅層之間的溝槽是為了后續(xù)從此處注入N型離子。
[0070]本實(shí)施例中，步驟S3中的在多晶硅層表面形成第二氧化層，具體過程為:
[0071 ] 對多晶硅層進(jìn)行氧化，形成第二氧化層，且第二氧化層將所述多晶硅層中間的溝槽填滿。
[0072]具體來說，在高溫爐管中，通入氧氣，對多晶硅層進(jìn)行氧化，且生成的第二氧化層的厚度為0.2?1.0微米。由于氮化硅很難被氧化，因此，只有多晶硅表面被氧化成二氧化硅(第二氧化層)。并且生長出來的第二氧化層，會(huì)將多晶硅中間的溝槽填滿，使得P型離子無法注入該區(qū)域。由此看來，多晶硅中間的溝槽相比其他的溝槽要小。
[0073]本實(shí)施例中，步驟S3中對N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)，具體過程如下:
[0074]B01、對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，形成P-體區(qū)，并在高溫爐管中進(jìn)行所述P-體區(qū)的驅(qū)入。
[0075]具體來說，注入的P型離子為硼離子，注入的劑量為1.0E13?1.0E15個(gè)/cm2，能量為80KEV?120KEV。在高溫爐管中進(jìn)行P-體區(qū)的驅(qū)入時(shí)，驅(qū)入溫度為900?1200°C，時(shí)間為60?180min。
[0076]B02、對所述N型外延層繼續(xù)注入P型離子，形成P+區(qū)。
[0077]其中，進(jìn)行P+區(qū)的注入，注入的離子為硼離子，劑量為1.0E14?1.0E16個(gè)/cm2。能量為80KEV?120KEV。
[0078]本實(shí)施例中，步驟S4中的去除所述第二氧化層，具體包括:采用氫氟酸腐蝕掉所述第二氧化層。則去除第二氧化層后，多晶硅中間的溝槽會(huì)重新顯現(xiàn)出來，方便后續(xù)進(jìn)行N+的注入。
[0079]本實(shí)施例中，對N型外延層進(jìn)行N型離子注入時(shí)，注入的N型離子是磷離子，劑量為1.0E15?1.0E16個(gè)/cm2。能量100KEV?150KEV。由于多晶硅層中間有個(gè)溝槽，則也從該溝槽中注入了 N型離子，即在JFET區(qū)域注入了 N型離子，增大了 JFET區(qū)域的離子摻雜濃度，降低了 JFET區(qū)域的電阻。
[0080]本實(shí)施例中，步驟S5中所述的在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，具體為:
[0081]采用化學(xué)氣相沉淀的方式，在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層。其中，介質(zhì)層的材料為不摻雜的二氧化硅或摻雜硼磷的二氧化硅。
[0082]本實(shí)施例中，步驟S6中對第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔，具體過程為:
[0083]采用干法刻蝕，依次刻蝕掉所述介質(zhì)層、所述氮化硅層、所述第一氧化層及所述N+源區(qū)，直至接觸到所述P+區(qū)，形成接觸孔。
[0084]實(shí)施例1
[0085]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合各步驟形成的器件的結(jié)構(gòu)示意圖說明實(shí)施例1，如圖15所示，上述制作方法可具體包括如下步驟:
[0086]S10、在N型襯底I上依次形成N型外延層2及第一氧化層3，如圖3所示；
[0087]其中，第一氧化層3的生長溫度約為900?1100°C，厚度約為0.02?0.0lum。
[0088]SI 1、在第一氧化層3上形成氮化硅層4，如圖4所示；
[0089]其中，氮化硅層4的生長溫度約為600?900°C，厚度約為0.02?0.0lum。
[0090]S12、在氮化硅層4上形成多晶硅層5，如圖5所示；
[0091]其中，多晶硅層5的生長溫度約為500?700°C，厚度約為0.3?0.8um。
[0092]S13、對多晶硅層5進(jìn)行刻蝕形成溝槽，如圖6所示；
[0093]需要說明的是，本步驟需在多晶硅層5的中間形成一個(gè)小溝槽，以便后續(xù)注入N型離子。
[0094]S14、在多晶娃層5的表面形成第二氧化層6，如圖7所不；
[0095]如圖6所示，形成的第二氧化層6將多晶硅層5中間的小溝槽填滿，使得P型離子無法注入該區(qū)域。
[0096]S15、對N型外延層2進(jìn)行P型離子注入，形成P-體區(qū)7，如圖8所示；
[0097]S16、在高溫爐管中對P-體區(qū)進(jìn)行驅(qū)入，如圖9所示；
[0098]如圖8所示，對P-體區(qū)進(jìn)行驅(qū)入，使得P型離子得到更好的擴(kuò)散。
[0099]S17、對N型外延層2進(jìn)行P型離子注入，形成P+區(qū)8，如圖10所示；
[0100]S18、去除多晶硅層5表面的第二氧化層6，如圖11所示；
[0101]本步驟中，去除第二氧化層6以后，多晶硅層5中間的小溝槽露出來，方便后續(xù)注入N型離子。
[0102]S19、注入N型離子，形成N+源區(qū)9，如圖12所示；
[0103]需要說明的是，本步驟中在JFET區(qū)域注入了 N型離子，增大了 JFET區(qū)域的離子摻雜濃度，降低了 JFET區(qū)域的電阻。
[0104]S20、在多晶硅層5及溝槽內(nèi)形成介質(zhì)層10，如圖13所示；
[0105]S21、從溝槽內(nèi)依次刻蝕掉介質(zhì)層10、氮化硅層4、第一氧化層3及N+源區(qū)9，直至接觸到P+區(qū)8，形成接觸孔，如圖14所示；
[0106]S22、在多晶娃層5及接觸孔內(nèi)形成第一金屬層11，并在N型襯底I的一面上形成第二金屬層12，如圖15所示。
[0107]本實(shí)施例提供了一種平面型VDMOS其制造方法，對平面型VDMOS工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化。采用氮化硅+氧化層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，代替了原來單純的柵極氧化層；同時(shí)采用分段結(jié)構(gòu)的多晶硅柵極，經(jīng)過多晶硅的氧化，將分段多晶硅中間的縫隙區(qū)域封閉，然后進(jìn)行P-體區(qū)和P+區(qū)的制作，再去除多晶硅上的氧化層，進(jìn)行N+區(qū)域的制作，則進(jìn)行N+區(qū)域注入時(shí)，可以同時(shí)注入N型離子到JFET區(qū)域，如此增加了 JFET去太原的離子摻雜濃度，降低了 VDMOS中JFET區(qū)域的電阻。
[0108]本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種VDMOS器件，該VDMOS器件采用上述VDMOS器件的制作方法形成。
[0109]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種VDMOS的制作方法，其特征在于，包括: 在N型襯底上依次形成N型外延層、第一氧化層和氮化硅層； 在所述氮化硅層上形成多晶硅層，并對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽； 在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)； 去除所述第二氧化層，對所述N型外延層進(jìn)行N型離子注入，形成N+源區(qū)； 在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，得到第一結(jié)構(gòu)； 對所述第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述接觸孔內(nèi)及所述介質(zhì)層表面形成第一金屬層； 在所述N型襯底沒有形成所述N型外延層的一面上形成第二金屬層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述對所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕形成溝槽，包括: 對所述多晶硅層進(jìn)行光刻刻蝕，形成多個(gè)溝槽，且一個(gè)溝槽位于所述多晶硅層的中間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述在所述多晶硅層表面形成第二氧化層，包括: 對所述多晶硅層進(jìn)行氧化，形成第二氧化層，且所述第二氧化層將所述多晶硅層中間的溝槽填滿。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述P型離子為硼離子，所述N型離子為磷離子。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，依次形成P-體區(qū)和P+區(qū)，包括: 對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，形成P-體區(qū)，并在高溫爐管中進(jìn)行所述P-體區(qū)的驅(qū)入； 對所述N型外延層進(jìn)行P型離子注入，形成P+區(qū)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述去除所述第二氧化層，包括:采用氫氟酸腐蝕掉所述第二氧化層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層，包括: 采用化學(xué)氣相沉淀的方式，在所述溝槽內(nèi)及所述多晶硅層上形成介質(zhì)層。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述對所述第一結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔，包括: 采用干法刻蝕，依次刻蝕掉所述介質(zhì)層、所述氮化硅層、所述第一氧化層及所述N+源區(qū)，直至接觸到所述P+區(qū)，形成接觸孔。10.一種VDMOS器件，其特征在于，所述VDMOS器件采用權(quán)利要求1_9中任一項(xiàng)所述的制作方法得到。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK105990152SQ201510095607
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月3日
【發(fā)明人】馬萬里, 聞?wù)h
【申請人】北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司