耗尽型功率晶体管的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种耗尽型功率晶体管的制造方法，包括：在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层；进行第二导电类型光刻与刻蚀；注入第二导电类型离子，在第一导电类型衬底内形成第二导电类型区；在晶圆正面生长第二场氧层；进行第二导电类型阱光刻和刻蚀；注入第二导电类型离子，在第二导电类型区两侧形成第二导电类型阱；进行耗尽层光刻与刻蚀；注入第一导电类型离子，在第二导电类型区两侧形成耗尽层；在晶圆正面形成多晶硅栅极和多晶硅场板；以多晶硅栅极和第二场氧层为掩膜进行第一导电类型离子的自对准注入，在第二导电类型阱内形成第一导电类型区。本发明专利技术利用第二场氧层作为第一导电类型离子的自对准注入时的掩膜，可节省一道光刻工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种耗尽型功率晶体管的制造方法。
技术介绍
场效应晶体管分为耗尽型(depletionmode)和增强型(enhancementmode)两种。耗尽型场效应晶体管在零栅偏压时存在沟道、能够导电；增强型场效应晶体管在零栅偏压时不存在沟道、不能够导电。耗尽型N沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)的开启电压VTH是负值，增强型N沟道MOSFET的VTH是正值。耗尽型MOSFET在制造过程中改变掺杂到通道的杂质浓度，使得栅极即使没有加电压，导电沟道也存在。如果想要关闭沟道，则必须在栅极施加负电压(对于N沟道MOSFET)。耗尽型MOSFET通常是应用于\常关型\(normally-off)的开关，增强型MOSFET则用在\常开型\(normally-on)的开关。耗尽型VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管)的设计与制造应解决的重点问题是怎样进行耗尽层的设计制造。由于增强型VDMOS中没有耗尽层，故可以在多晶的制造后进行P阱(P-)注入、N+注入和P+注入，而由于耗尽层的存在，这种制造流程不适用于耗尽型VDMOS的制造。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种耗尽型功率晶体管的制造方法。一种耗尽型功率晶体管的制造方法，所述耗尽型功率晶体管包括有源区和终端区，所述方法包括：在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层；进行第二导电类型光刻与刻蚀，将第二导电类型注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第一导电类型衬底内形成第二导电类型区；在所述晶圆正面生长厚度小于所述第一场氧层的第二场氧层；进行第二导电类型阱光刻和刻蚀，将所述有源区的第二导电类型阱注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型阱注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成第二导电类型阱，且所述第二导电类型阱的掺杂浓度小于所述第二导电类型区的掺杂浓度；进行耗尽层光刻与刻蚀，将所述有源区的耗尽层注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述耗尽层注入窗口注入第一导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成耗尽层且扩散后耗尽层的深度小于所述第二导电类型阱的深度；在所述晶圆正面形成多晶硅栅极和多晶硅场板；以所述多晶硅栅极和第二场氧层为掩膜进行第一导电类型离子的自对准注入，在所述第二导电类型阱内形成第一导电类型区；在所述晶圆正面进行介质层、接触孔及正面金属层的制备；进行所述耗尽型功率晶体管的背面工艺；所述第一导电类型和第二导电类型的导电类型相反。在其中一个实施例中，所述进行第二导电类型光刻与刻蚀的步骤，是将所述有源区和终端区的第二导电类型注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；所述第一导电类型的衬底包括衬底层和外延层，所述在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层的步骤，是在所述外延层表面形成第一场氧层，所述在第一导电类型衬底内形成第二导电类型区，是在有源区和终端区的外延层内形成第二导电类型区。在其中一个实施例中，所述耗尽型功率晶体管为平面栅型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管。在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。在其中一个实施例中，所述通过所述耗尽层注入窗口注入第一导电类型离子并扩散的步骤，是进行N-砷离子注入并扩散。在其中一个实施例中，所述进行N-砷离子注入并扩散的步骤中，注入剂量为1E11cm-2—5E12cm-2，注入能量为30Kev—80Kev，扩散温度为900℃—1000℃，扩散时间为100分钟—250分钟。在其中一个实施例中，所述通过所述第二导电类型注入窗口注入第二导电类型离子并扩散的步骤，是进行P+注入并扩散，注入剂量为1E14cm-2—1E15cm-2，注入能量为60Kev—100Kev，扩散温度为1000℃—1175℃，扩散时间为90分钟—150分钟。在其中一个实施例中，所述在所述晶圆正面生长厚度小于所述第一场氧层的第二场氧层的步骤，是生长厚度为4000埃—6000埃的第二场氧层。在其中一个实施例中，所述在所述晶圆正面生长厚度小于所述第一场氧层的第二场氧层的步骤，是采用干氧-湿氧-干氧的工艺。在其中一个实施例中，所述以所述多晶硅栅极和第二场氧层为掩膜进行第一导电类型离子的自对准注入的步骤中，注入剂量为5E15cm-2—1.3E16cm-2，注入能量为100Kev—130Kev。上述耗尽型功率晶体管的制造方法，利用第二场氧层作为进行第一导电类型离子的自对准注入时的掩膜，可以节省一道光刻工序。采用自对准工艺在多晶硅制备完毕后进行第一导电类型离子注入(而不是像常规的增强型功率晶体管一样在第二导电类型阱的注入与扩散后进行)，可以获得更长的耗尽层沟道长度，使器件在负的栅极电压下更易于夹断。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为一实施例中耗尽型功率晶体管的有源区和终端区的示意图；图2为一实施例中耗尽型功率晶体管的制造方法的流程图；图3是终端区和有源区同时进行P+注入并扩散的剖面示意图；图4a～4g为采用图2所示方法在制造过程中耗尽型功率晶体管的剖面示意图；图5为步骤S310完成后器件元胞整体的剖面示意图；图6为采用图2所示方法制造出的N沟道耗尽型VDMOS的开启电压VTH的仿真示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易地将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。参见图1，其包括有源区100和有源区100外围的终端区200。图2为一实施例中耗尽型功率晶体管的制造方法的流程图，包括如下步骤：S110，在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层。在本实施例中，第一导电类型为N型，相应地，第二导电类型为P型。衬底包括N+衬底层90和N+衬底层90上外延得到的N-外延层10，参见图3。本实施例中以耗尽型的平面栅型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管的制造过程为例进行介绍。可以理解的，本专利技术同样适用于制造其他类型的耗尽型功率晶体管，但传统的沟槽栅耗尽型MOSFET由于在硅片上进行沟槽刻蚀的工艺难度大，特别是在沟槽底部圆弧型形貌的刻蚀极难。采用平面工艺进行耗尽型VDMOS的制造，与沟槽型工艺相比，大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耗尽型功率晶体管的制造方法，所述耗尽型功率晶体管包括有源区和终端区，其特征在于，所述方法包括：在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层；进行第二导电类型光刻与刻蚀，将第二导电类型注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第一导电类型衬底内形成第二导电类型区；在所述晶圆正面生长厚度小于所述第一场氧层的第二场氧层；进行第二导电类型阱光刻和刻蚀，将所述有源区的第二导电类型阱注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型阱注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成第二导电类型阱，且所述第二导电类型阱的掺杂浓度小于所述第二导电类型区的掺杂浓度；进行耗尽层光刻与刻蚀，将所述有源区的耗尽层注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述耗尽层注入窗口注入第一导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成耗尽层且扩散后耗尽层的深度小于所述第二导电类型阱的深度；在所述晶圆正面形成多晶硅栅极和多晶硅场板；以所述多晶硅栅极和第二场氧层为掩膜进行第一导电类型离子的自对准注入，在所述第二导电类型阱内形成第一导电类型区；在所述晶圆正面进行介质层、接触孔及正面金属层的制备；进行所述耗尽型功率晶体管的背面工艺；所述第一导电类型和第二导电类型的导电类型相反。...

【技术特征摘要】
1.一种耗尽型功率晶体管的制造方法，所述耗尽型功率晶体管包括有源区和终端区，其特征在于，所述方法包括：在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层；进行第二导电类型光刻与刻蚀，将第二导电类型注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第一导电类型衬底内形成第二导电类型区；在所述晶圆正面生长厚度小于所述第一场氧层的第二场氧层；进行第二导电类型阱光刻和刻蚀，将所述有源区的第二导电类型阱注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述第二导电类型阱注入窗口注入第二导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成第二导电类型阱，且所述第二导电类型阱的掺杂浓度小于所述第二导电类型区的掺杂浓度；进行耗尽层光刻与刻蚀，将所述有源区的耗尽层注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；通过所述耗尽层注入窗口注入第一导电类型离子并扩散，在所述第二导电类型区两侧形成耗尽层且扩散后耗尽层的深度小于所述第二导电类型阱的深度；在所述晶圆正面形成多晶硅栅极和多晶硅场板；以所述多晶硅栅极和第二场氧层为掩膜进行第一导电类型离子的自对准注入，在所述第二导电类型阱内形成第一导电类型区；在所述晶圆正面进行介质层、接触孔及正面金属层的制备；进行所述耗尽型功率晶体管的背面工艺；所述第一导电类型和第二导电类型的导电类型相反。2.根据权利要求1所述的耗尽型功率晶体管的制造方法，其特征在于，所述进行第二导电类型光刻与刻蚀的步骤，是将所述有源区和终端区的第二导电类型注入窗口处的第一场氧层刻蚀掉；所述第一导电类型的衬底包括衬底层和外延层，所述在晶圆正面的第一导电类型衬底上形成第一场氧层的步骤，是在所述外延层表面形成第一场氧层，所述在第一导电类型衬底内形成第二导电类型区，是在有源区和终端区的外延层内形成第二导电类型区。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学会，
申请(专利权)人：深圳深爱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44