一种半导体功率器件的制造方法技术

本发明专利技术属于半导体功率器件制造技术领域，特别是涉及一种半导体功率器件的制造方法。本发明专利技术是在形成控制栅之前，先进行倾斜的离子注入和高温退火工艺，再刻蚀形成控制栅凹槽的方法形成源区，可以革除传统的半导体功率器件的制造过程中的源区的光刻工艺。本发明专利技术的一种半导体功率器件的制造方法的工艺过程简单可靠、易于控制，不仅能够大大降低半导体功率器件的制造成本，还能够降低半导体功率器件的制造难度。

Method for manufacturing semiconductor power device

The invention belongs to the technical field of semiconductor power device manufacturing, in particular to a manufacturing method of a semiconductor power device. The present invention is before the formation of the control gate, the advanced line tilt ion implantation and annealing at high temperature, and then etched to form a gate groove formation control method of the source region, source region of the lithography process manufacturing process of semiconductor power devices can get rid of the traditional in the. Process for manufacturing a semiconductor power device, the method of the present invention is simple and reliable, easy to control, not only can greatly reduce the manufacturing cost of semiconductor power devices, but also can reduce the difficulty of manufacturing a semiconductor power device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体功率器件制造
,特别是涉及一种半导体功率器件的制造方法。
技术介绍
随着微电子技术的不断深入发展，功率MOS晶体管以其输入阻抗高、低损耗、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、动态性能好、易与前极耦合实现大电流化、转换效率高等优点，逐渐替代双极型器件成为当今半导体功率器件发展的主流。常用的功率MOS晶体管主要有平面扩散型功率器件和沟槽型功率器件等类型。所述沟槽型功率器件因采用了垂直沟道结构，其面积比平面扩散型功率器件要小很多，因此其电流密度有很大的提高，成为当今功率器件发展的主流。现有沟槽型半导体功率器件的制造方法，通常是在形成控制栅后，通过一步光刻工艺来定义源区的位置，然后通过离子注入的方法形成源区，这就需要增加一块源区光刻的掩膜版和一步光刻工艺，增加了半导体功率器件的制造成本；而且随着半导体功率器件尺寸的不断缩小，对于源区光刻套准精度的要求逐渐提高，工艺控制难度不断增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足而提出一种半导体功率器件的制造方法，本专利技术能够革除半导体功率器件的源区的光刻工艺，降低半导体功率器件的制造成本及制造工艺的难度。根据本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的第一个方案，包括如下具体步骤：步骤一：在半导体衬底之上形成第一硬掩膜层，之后进行第一道光刻,然后刻蚀所述第一硬掩膜层形成第一硬掩膜层开口；其特征在于，还包括：步骤二：采用倾斜的离子注入方法进行离子注入并进行高温退火工艺,在所述半导体衬底内形成第一种掺杂类型的掺杂区，该掺杂区位于所述第一硬掩膜层开口的下部并向其两侧延伸至所述第一硬掩膜层之下；步骤三：以所述第一硬掩膜层为掩膜刻蚀所述半导体衬底，在所述半导体衬底内形成控制栅凹槽，该控制栅凹槽将所述掺杂区分割开，所述分割开后的掺杂区形成源区。步骤四：在所述控制栅凹槽的表面形成第一绝缘薄膜，之后淀积第一导电薄膜并回刻，在所述控制栅凹槽内形成控制栅，然后刻蚀掉所述第一硬掩膜层；步骤五：在半导体衬底内进行第二种掺杂类型的离子注入，形成半导体衬底内的沟道区；步骤六：淀积第二绝缘薄膜，之后进行第二道光刻，然后刻蚀所述第二绝缘薄膜以形成接触孔；步骤七：进行第二种掺杂类型的离子注入并淀积金属层形成欧姆接触；步骤八：进行第三道光刻，然后刻蚀所述金属层以形成电极。本专利技术所述一种半导体功率器件的制造方法的第一个方案的进一步优选方案是：本专利技术步骤一中所述第一硬掩膜层开口形成后，继续刻蚀所述半导体衬底以形成浅沟槽，该浅沟槽的深度为10-100纳米；之后再进行倾斜的离子注入，这能够增加离子注入的深度和宽度，从而能够增加源区的注入面积，提高半导体功率器件的性能。本专利技术所述第一绝缘薄膜的材质为氧化硅。本专利技术所述第二绝缘薄膜的材质为氧化硅、硅玻璃、硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。本专利技术所述控制栅为多晶硅栅或金属栅。本专利技术所述第一种掺杂类型为n型掺杂，所述第二种掺杂类型为p型掺杂；或者所述第一种掺杂类型为p型掺杂，所述第二种掺杂类型为n型掺杂。根据本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的第二个方案，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤一：在半导体衬底内进行第二种掺杂的离子注入，形成半导体衬底内的沟道区；步骤二：在半导体衬底之上形成第一硬掩膜层，之后进行第一道光刻,然后刻蚀所述第一硬掩膜层形成第一硬掩膜层开口；步骤三：采用倾斜的离子注入方法进行离子注入并进行高温退火工艺,在所述半导体衬底内形成第一种掺杂类型的掺杂区，该掺杂区位于所述第一硬掩膜层开口的下部并向其两侧延伸至所述第一硬掩膜层之下；步骤四：以所述第一硬掩膜层为掩膜刻蚀所述半导体衬底，在所述半导体衬底内形成控制栅凹槽，该控制栅凹槽将所述掺杂区分割开，所述分割开后的掺杂区形成源区；步骤五：在所述控制栅凹槽的表面形成第一绝缘薄膜，之后淀积第一导电薄膜并回刻，在所述控制栅凹槽内形成控制栅，然后刻蚀掉所述第一硬掩膜层；步骤六：淀积第二绝缘薄膜，之后进行第二道光刻，然后刻蚀所述第二绝缘薄膜以形成接触孔；步骤七：进行第二种掺杂类型的离子注入并淀积金属层形成欧姆接触；步骤八：进行第三道光刻，然后刻蚀所述金属层以形成电极。本专利技术与现有技术相比其显著优点在于：本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法是在形成控制栅之前，先进行倾斜的离子注入和高温退火工艺，再刻蚀形成控制栅凹槽的方法形成源区，可以革除传统的半导体功率器件的制造过程中的源区的光刻工艺。本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的工艺过程简单可靠、易于控制，不仅能够大大降低半导体功率器件的制造成本，还能够降低半导体功率器件的制造难度。本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法既适用于现有传统结构的功率场效应晶体管的制造，还适用于分栅结构的半导体功率器件的制造。附图说明图1至图7为本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的第一个方案的实施例的工艺流程示意图；图8为本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的第二个方案的实施例的工艺流程示意图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。为方便说明，在附图中放大了层和区域的厚度，所示大小并不代表实际尺寸。尽管所示附图并不完全准确地反映出器件的实际尺寸，但是它们还是完整地反映了区域和组成结构之间的相互位置，特别是组成结构之间的上下和相邻关系。以下所述本专利技术的实施例不应被认为仅限于附图中所示区域的特定形状，而是包括所得到的形状，如制造引起的偏差等。结合图1至图7，本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法的第一个方案的工艺过程具体包括：如图1所示，首先在半导体衬底之上形成第一硬掩膜层301，之后进行第一道光刻,然后刻蚀第一硬掩膜层301以形成第一硬掩膜层开口401。半导体衬底通常包括底部的漏区201和位于漏区201之上的具有第一种掺杂类型的衬底外延层202；漏区201可以具有第一种掺杂类型，也可以具有第二种掺杂类型，当漏区201具有第一种掺杂类型时，本专利技术的半导体功率器件的制造方法适用于现有传统结构的功率场效应晶体管的制造；当漏区201具有第二种掺杂类型时，本专利技术的半导体功率器件的制造方法适用于绝缘栅场效应晶体管(IGBT)的制造。本专利技术所述第一种掺杂类型与第二种掺杂类型为相反的掺杂类型，即当第一种掺杂类型为n型掺杂时，第二种掺杂类型为p型掺杂；或者，当第一种掺杂类型为p型掺杂时，第二种掺杂类型为n型掺杂。优选的，在刻蚀形成第一硬掩膜层开口401后，可以继续刻蚀衬底外延层202，以在衬底外延层202内形成浅沟槽402，其结构如图2所示。通常对第一硬掩膜层进行过刻蚀时也会形成浅沟槽402，该浅沟槽402的深度为10-100纳米，以增加后续形成的掺杂区的注入深度和宽度，提高半导体功率器件的性能。接下来，以图2所示的结构继续描述本专利技术提出的一种半导体功率器件的制造方法。如图3所示，采用倾斜的离子注入方法进行离子注入并进行高温退火工艺,在衬底外延层202内形成第一种掺杂类型的掺杂区203，该掺杂区203位于所述第一硬掩膜层开口401的下部并向其两侧延伸至第一硬掩膜层301之下。接下来，如图4所示，以第一硬掩膜层301为掩膜刻蚀衬底外延层202，在衬底外延层202内形成控制栅凹槽403，该控制栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体功率器件的制造方法，包括如下具体步骤：步骤一：在半导体衬底之上形成第一硬掩膜层，之后进行第一道光刻,然后刻蚀所述第一硬掩膜层形成第一硬掩膜层开口；其特征在于，还包括：步骤二：采用倾斜的离子注入方法进行离子注入并进行高温退火工艺,在所述半导体衬底内形成第一种掺杂类型的掺杂区，该掺杂区位于所述第一硬掩膜层开口的下部并向其两侧延伸至所述第一硬掩膜层之下；步骤三：以所述第一硬掩膜层为掩膜刻蚀后的半导体衬底，在所述半导体衬底内形成控制栅凹槽，该控制栅凹槽将所述掺杂区分割开，所述分割开后的掺杂区形成源区。

【技术特征摘要】
1.一种半导体功率器件的制造方法，包括如下具体步骤：步骤一：在半导体衬底之上形成第一硬掩膜层，之后进行第一道光刻,然后刻蚀所述第一硬掩膜层形成第一硬掩膜层开口；其特征在于，还包括：步骤二：采用倾斜的离子注入方法进行离子注入并进行高温退火工艺,在所述半导体衬底内形成第一种掺杂类型的掺杂区，该掺杂区位于所述第一硬掩膜层开口的下部并向其两侧延伸至所述第一硬掩膜层之下；步骤三：以所述第一硬掩膜层为掩膜刻蚀后的半导体衬底，在所述半导体衬底内形成控制栅凹槽，该控制栅凹槽将所述掺杂区分割开，所述分割开后的掺杂区形成源区。2.根据权利要求1所述的一种半导体功率器件的制造方法，其特征在于，在所述步骤三的基础上，还包括：步骤四：在所述控制栅凹槽的表面形成第一绝缘薄膜，之后淀积第一导电薄膜并回刻，在所述控制栅凹槽内形成控制栅，然后刻蚀掉所述第一硬掩膜层；步骤五：在半导体衬底内进行第二种掺杂类型的离子注入，形成半导体衬底内的沟道区；步骤六：淀积第二绝缘薄膜，之后进行第二道光刻，然后刻蚀所述第二绝缘薄膜以形成接触孔；步骤七：进行第二种掺杂类型的离子注入并淀积金属层形成欧姆接触；步骤八：进行第三道光刻，然后刻蚀所述金属层以形成电极。3.根据权利要求1所述的一种半导体功率器件的制造方法，其特征在于步骤一中所述第一硬掩膜层开口形成后，继续刻蚀所述半导体衬底以形成浅沟槽，该浅沟槽的深度为10-100纳米。4.根据权利要求1所述的一种半导体功率器件的制造方法，其特征在于所述第一绝缘薄膜的材质为氧化硅。5.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛振东，刘伟，刘磊，
申请(专利权)人：苏州东微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32