一种有效控制功率器件终端场氧化层角度的方法技术

本发明专利技术公开了一种有效控制功率器件终端场氧化层角度的方法，包括如下步骤：1准备一片硅片，该硅片的参数由器件设计性质决定；2将硅片做表面清洗步骤后，热生长或化学气相淀积一层致密度为A1的第一氧化层；3采用化学气相淀积的方法，在第一氧化层上淀积一层致密度为A2的第二氧化层；第二氧化层的致密度A2应小于第一氧化层的致密度A1；4在第二氧化层上涂布光刻胶，并光刻定义出场氧化层的图形；5采用湿法刻蚀刻穿第二氧化层，继续采用湿法刻蚀直至刻穿第一氧化层；6去除光刻胶，形成最终的场氧化层图形。本发明专利技术通过对场氧化层刻蚀工艺进行优化，改善场氧化层角度的可控性和角度值，最终改善场板带来的电场分布，优化终端击穿。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括如下步骤：1准备一片硅片，该硅片的参数由器件设计性质决定；2将硅片做表面清洗步骤后，热生长或化学气相淀积一层致密度为A1的第一氧化层；3采用化学气相淀积的方法，在第一氧化层上淀积一层致密度为A2的第二氧化层；第二氧化层的致密度A2应小于第一氧化层的致密度A1；4在第二氧化层上涂布光刻胶，并光刻定义出场氧化层的图形；5采用湿法刻蚀刻穿第二氧化层，继续采用湿法刻蚀直至刻穿第一氧化层；6去除光刻胶，形成最终的场氧化层图形。本专利技术通过对场氧化层刻蚀工艺进行优化，改善场氧化层角度的可控性和角度值，最终改善场板带来的电场分布，优化终端击穿。【专利说明】
本专利技术属于电子
，涉及功率半导体器件，具体涉及。
技术介绍
现代功率器件的基本要求是能够耐高压且大电流工作。其中，硅基功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)通常是通过并联大量的器件单元形成宽长比大的功率器件，以保证实现大电流工作。但是，对于高压工作的硅基功率器件来说，位于器件中间的各并联单元间的表面电压大致相同，而位于边界(即终端)的器件单元与衬底表面的电压却相差很大，往往引起表面电场过于集中造成了器件的边缘击穿。因此，为了保证硅基功率器件能够在高压下正常工作，通常需要在器件边界处采取措施即结终端保护技术，来减小表面电场强度，提高硅基功率器件PN结击穿电压。目前结终端保护技术主要有场扳(Field Plate, FP)、场限环(Field LimitingRing, FLR)、结终端扩展(Junction Termination Extention, JTE)和横向变惨杂(Variation of LateralDoping, VLD)等。其中，FP和FLR组合使用是一种改善表面击穿特性常用的有效方法。FP可以有效地抑制表面电荷引起的低击穿，FLR则可以减缓平面结曲率效应造成的PN结击穿，并且它们结构简单，工艺兼容性好，FP和FLR的结合使用显然可以提高硅基功率器件的整体耐压性能。场板是提高平面结击穿电压的一种很有效的方法，但它存在一固有缺点是在其边缘处电场高度集中，影响器件的耐压。场板边缘的峰值电场是由于场板的静电感应，场板边缘下的表面电荷产生的横向电场互相加强，造成一个横向场的峰值。要实现场板最大击穿电压，需要选择合适的场板下氧化层厚度和场板坡度，使得场板边缘的曲率降低，电场更加缓变，从而达到提高硅基功率器件击穿电压。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，通过对场氧化层刻蚀工艺进行优化，改善场氧化层角度的可控性和角度值，最终改善场板带来的电场分布，优化终端击穿。为解决上述技术问题，本专利技术提供，包括如下步骤:步骤1，准备一片硅片，该硅片的参数由器件设计性质决定；步骤2，将硅片做表面清洗步骤后，热生长或化学气相淀积一层致密度为Al的第一氧化层；步骤3，采用化学气相淀积的方法，在第一氧化层上淀积一层致密度为A2的第二氧化层；所述第二氧化层的致密度A2应小于所述第一氧化层的致密度Al ；步骤4，在第二氧化层上涂布光刻胶，并光刻定义出场氧化层的图形；步骤5，采用湿法刻蚀刻穿第二氧化层，继续采用湿法刻蚀直至刻穿第一氧化层；步骤6，去除光刻胶，形成最终的场氧化层图形。步骤I中，所述的硅片的类型、厚度、电阻率、前处理等参数，与最终应用的器件本身有关；所述硅片的厚度在50微米到800微米之间；所述硅片是外延片、直拉硅片、区熔硅片、或SOI硅片。所述的前处理包括器件本身设计需要而做的终端注入、退火，表面洁净处理等。步骤2中，所述的热生长或化学气相淀积一层致密度为Al的第一氧化膜，所述热生长是湿法，或者是干法，或者是干法和湿法氧化混合进行；所述化学气相淀积是常压化学气相淀积、低压化学气相淀积、或等离子增强化学气相淀积。所述第一氧化层的厚度是0.1微米到10微米。步骤3中，所述第二氧化层的化学气相淀积方法，是常压化学气相淀积、低压化学气相淀积、或等离子增强化学气相淀积方法。所述的第二氧化层的厚度在30埃到10微米之间。步骤4中，所述光刻胶是正性光刻胶，或负性光刻胶；所述光刻胶的厚度在0.1微米到10微米之间。步骤5中，所述湿法刻蚀所用腐蚀液的刻蚀速率在100 A /min到3000 A /min。步骤5完成后,形成角度Θ 2较大的第二氧化层和角度ΘI较小的第一氧化层。在步骤6所述去除光刻胶之后，还可以增加如下步骤:采用湿法刻蚀去除第二氧化层，仅剩第一氧化层，形成最终的场氧化层图形。和现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术主要针对场氧化层刻蚀工艺进行优化，利用不同场氧化层的腐蚀速率的差异，使得氧化层的角度更加可控，角度值可以做的更加小，从而改善场板带来的电场分布，优化终端击穿，优化器件反向阻断能力。本专利技术针对于所有应用了场氧化层功率半导体器件。通过改善场氧化层的刻蚀方式，利用淀积氧化层和热氧化层之间的湿法刻蚀速率的差异，制作出更加贴近于设计的场氧化层角度，从而得到更高耐压的终端结构，缩小终端面积，进而缩小芯片面积。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术方法的步骤I完成后的剖面示意图；图2是本专利技术方法的步骤2完成后的剖面示意图；图3是本专利技术方法的步骤3完成后的剖面示意图；图4是本专利技术方法的步骤4完成后的剖面示意图；图5a是本专利技术方法的步骤5中刻穿第二氧化层后的剖面示意图；图5b是本专利技术方法的步骤5完成后(即刻穿第一氧化层后)的剖面示意图；图6a是本专利技术方法的步骤6完成后的剖面示意图；图6b是本专利技术方法的步骤7完成后的剖面示意图。图中附图标记说明如下:I是硅片，2是第一氧化层，3是第二氧化层，4是光刻胶，Θ I是第一氧化层的角度，θ 2是第二氧化层的角度。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。如图1-图6b所示，本专利技术的，具体包括如下步骤:1.如图1所示，准备一片硅片1，硅片I的类型、厚度、电阻率、前处理等参数，与最终应用的器件本身有关，均由器件设计性质决定，可以是任何电阻率，硅片I的厚度可以是50微米到800微米之间，可以是外延片、直拉硅片、区熔硅片，还可以是SOI硅片(称为绝缘体娃片或绝缘娃，SILICon-on-1nsulator, SOI);所述前处理包括器件本身设计需要而做的终端注入、退火，表面洁净处理等；2.如图1所示的硅片1，做表面清洗步骤后，热生长或化学气相淀积一层致密度为Al的第一氧化层2，如图2所示；所述热生长可以是湿法，也可以是干法，还可以是干法和湿法氧化混合进行；所述化学气相淀积，可以是常压化学气相淀积、低压化学气相淀积、等离子增强化学气相淀积等方法；第一氧化层2的厚度可以是0.1微米到10微米不等；3.在图2的基础上，再用化学气相淀积的方法，在氧化层2上淀积一层致密度为A2的第二氧化层3，如图3所示；第二氧化层3的化学气相淀积方法，可以是是常压化学气相淀积、低压化学气相淀积、等离子增强化学气相淀积等方法；第二氧化层3的厚度可以是30埃到10微米之间；第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效控制功率器件终端场氧化层角度的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，准备一片硅片，该硅片的参数由器件设计性质决定；步骤2，将硅片做表面清洗步骤后，热生长或化学气相淀积一层致密度为A1的第一氧化层；步骤3，采用化学气相淀积的方法，在第一氧化层上淀积一层致密度为A2的第二氧化层；所述第二氧化层的致密度A2应小于所述第一氧化层的致密度A1；步骤4，在第二氧化层上涂布光刻胶，并光刻定义出场氧化层的图形；步骤5，采用湿法刻蚀刻穿第二氧化层，继续采用湿法刻蚀直至刻穿第一氧化层；步骤6，去除光刻胶，形成最终的场氧化层图形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯海国，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：