一种耗尽型VDMOS的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于：通过采用版图和流程设计，利用局部厚氧屏蔽注入技术和孔区硅衬底过刻技术，能在不增加单独的光刻层或其他复杂工艺的前提下，实现耗尽型VDMOS的制备。本发明专利技术能较好的兼容常规增强型VDMOS制造流程，既能确保栅氧化层的特性不降低，又解决了现有的耗尽型VDMOS制造方法中成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耗尽型VDMOS的制造方法
本专利技术涉及半导体功率器件领域，具体是一种耗尽型VDMOS的制造方法。
技术介绍
垂直双扩散功率MOSFET(VDMOS：VerticalDouble-diffusionMetalOxideSemiconductor)器件因其具有功耗低、开关速度快、驱动能力强、负温度系数等优点，而广泛用于应用于电机调速、逆变器、电子开关、汽车电器和电子镇流器等,是功率集成电路及功率集成系统的核心元器件之一。VDMOS又分为增强型VDMOS和耗尽型VDMOS，以N沟道VDMOS举例，增强型VDMOS是通过施加VGS电压，使得沟道区形成反型层，此时如加VDS电压，则沟道会有电流通过，即输出电流。而耗尽型VDMOS则相反，其通过在沟道进行高浓度的N型杂质掺杂，预先完成了反型层的制备，故即便在VGS＝0V时，只要施加VDS电压，则沟道会有电流通过，即输出电流。耗尽型VDMOS管由于其沟道特点，又称为常开型VDMOS，其在半导体集成电路中主要作为恒流源使用。现有技术中包括耗尽型VDMOS及其制造方法，公开了一种基于使用专用的光刻版进行沟道掺杂的耗尽型VDMOS制造方法，能精确的定义沟道区域。现有技术中还包括N沟道耗尽型功率MOSFET器件及制造方法，公开了一种采用电子辐照工艺，在两个相邻阱区中临近的两个源区之间形成电子导通沟道的方法。在目前既定的制造方法中，均为在常规增强型VDMOS结构的基础上，增加光刻注入层定义耗尽型器件沟道，或者通过电子辐照形成导电通道。但是上述的制造方法却增加了加工成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种耗尽型VDMOS的制造方法。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供第一掺杂类型的掺杂衬底；在所述衬底上形成第一掺杂类型的外延层；2)在所述外延层上进行保护环光刻，然后注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成保护环；3)在所述外延层上进行场氧氧化，光刻刻蚀开出有源区，保留NECK区厚氧和保护环区厚氧；再进行阱光刻，注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成阱区；4)以所述NECK区厚氧和保护环区厚氧作为阻挡层，进行耗尽沟道调制注入，注入杂质为第一掺杂类型杂质；5)在所述外延层进行栅氧淀积、多晶硅淀积和掺杂工艺，并进行多晶刻蚀，然后进行源光刻，注入第一掺杂类型杂质，去除光刻层，形成源区；6)在所述外延层进行介质淀积，然后进行孔区光刻刻蚀，在完成孔区介质层刻蚀后，对孔区硅基底进行过刻蚀，最后进行金属淀积和金属光刻刻蚀，至完成了耗尽型VDMOS的制造流程。进一步，在步骤4)中，采用局部厚氧屏蔽注入技术，通过NECK区厚氧和保护环区厚氧作为注入屏蔽层，注入区包含预期的沟道区和孔区，其他有厚氧覆盖的区域则不被注入掺杂，精确控制沟道调制注入区的掺杂位置，不需要单独通过光刻层定义注入区。进一步，通过孔区硅基底过刻技术，使得注入在孔区的沟道调制注入层被刻穿，避免沟道调制注入层对孔区多余的掺杂，源区阱区电性短接。进一步，在进行步骤2)之前进行预氧，厚度为30nm～60nm；在步骤2)的注入第二掺杂类型杂质过程中：注入的能量为50kev～140kev，剂量为1e13/cm2～1e15/cm2；在步骤2)的高温推进过程中：高温温度范围为1050℃～1200℃，推进时间为30min～230min。进一步，所述步骤3)中场氧氧化的厚度为500nm～1000nm；在步骤3)中进行阱光刻前进行预氧，厚度为30nm～60nm；在步骤3)的注入第二掺杂类型杂质过程中：注入的能量为50kev～100kev，剂量为1e13/cm2～5e14/cm2；在步骤3)的高温推进过程中：高温温度范围为1050℃～1200℃，推进时间为30min～200min。进一步，所述步骤4)的注入第一掺杂类型杂质过程中：注入的能量为80kev～160kev，剂量为1e12/cm2～5e13/cm2。进一步，在步骤5)中所述栅氧的厚度为40nm～100nm，多晶硅的厚度为450nm～800nm；在步骤5)的注入第一掺杂类型杂质过程中：注入能量30kev～80kev，剂量为1e15/cm2～1e16/cm2。进一步，所述步骤6)中的介质层包括硼磷硅玻璃(BPSG)或二氧化硅(SiO2)，所述介质层的厚度为0.8um～1.1um；所述步骤6)中的硅基底过刻蚀深度为0.2～0.5um，确保孔区中的沟道调制注入层被刻穿。进一步，对于NMOS，所述第一掺杂类型杂质为N型杂质，第二掺杂类型杂质为P型杂质；对于PMOS，所述第一掺杂类型杂质为P型杂质，第二掺杂类型杂质为N型杂质。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术中沟道区通过栅氧前的离子注入形成，而非通过掺杂栅化层感应形成沟道区，也不是直接在栅氧形成后通过栅氧注入离子形成沟道区，既规避了对栅氧的不必要掺杂，又有效提高栅氧化层的耐压能力。2)本专利技术采用场氧刻蚀后的图形作为掩蔽层，通过保留NECK区厚氧和保护环区厚氧，通过局部厚氧屏蔽注入技术，来实现局部沟道调制注入掺杂；通过孔区硅衬底过刻蚀技术，确保孔区中的沟道调制注入层被刻穿，达到规避寄生三极管开启目的；通过以上两个方法的组合，在加工过程中可以节约一次光刻层，达到降低成本的目的，同时可以对沟道调制注入掺杂区域进行精确控制。3)本专利技术能较好的兼容常规增强型VDMOS制造流程，既能确保栅氧化层的特性不降低，又解决了现有的耗尽型VDMOS制造方法中成本较高的问题。附图说明图1是完成终端制备后的器件剖面示意图；图2是完成场氧与阱区制备后的器件剖面示意图；图3是完成沟道调制注入层后的器件剖面示意图；图4是完成栅氧、多晶以及源注入后剖面示意图；图5是完成刻孔和金属化后最终的器件剖面示意图；图中：衬底1、外延层2、终端区3、保护环区厚氧4、NECK区厚氧5、阱区6、沟道调制注入层7、栅氧8、多晶9、源区10、介质层11、孔区12、金属层13。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供第一掺杂类型的掺杂衬底；在所述衬底上形成第一掺杂类型的外延层；2)在所述外延层上进行保护环光刻，然后注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成保护环；在进行步骤2)之前进行预氧，厚度为30nm～60nm；在步骤2)的注入第二掺杂类型杂质过程中：注入的能量为50kev～140kev，剂量为1e13/cm2～1e15/cm2；在步骤2)的高温推进过程中：高温温度范围为1050℃～1200℃，推进时间为30min～230min。3)在所述外延层上进行场氧氧化，光刻刻蚀开出有源区，保留NECK区厚氧和保护环区厚氧；再进行阱光刻，注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成阱区；所述步骤3)中场氧氧化的厚度为500nm～1000nm；在步骤3)中进行阱光刻前进行预氧，厚度为30nm～6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供第一掺杂类型的掺杂衬底；在所述衬底上形成第一掺杂类型的外延层；2)在所述外延层上进行保护环光刻，然后注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成保护环；3)在所述外延层上进行场氧氧化，光刻刻蚀开出有源区，保留NECK区厚氧和保护环区厚氧；再进行阱光刻，注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成阱区；4)以所述NECK区厚氧和保护环区厚氧作为阻挡层，进行耗尽沟道调制注入，注入杂质为第一掺杂类型杂质；5)在所述外延层进行栅氧淀积、多晶硅淀积和掺杂工艺，并进行多晶刻蚀，然后进行源光刻，注入第一掺杂类型杂质，去除光刻层，形成源区；6)在所述外延层进行介质淀积，然后进行孔区光刻刻蚀，在完成孔区介质层刻蚀后，对孔区硅基底进行过刻蚀，最后进行金属淀积和金属光刻刻蚀，至完成了耗尽型VDMOS的制造流程。

【技术特征摘要】
1.一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供第一掺杂类型的掺杂衬底；在所述衬底上形成第一掺杂类型的外延层；2)在所述外延层上进行保护环光刻，然后注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成保护环；3)在所述外延层上进行场氧氧化，光刻刻蚀开出有源区，保留NECK区厚氧和保护环区厚氧；再进行阱光刻，注入第二掺杂类型杂质，去除光刻层，进行高温推进形成阱区；4)以所述NECK区厚氧和保护环区厚氧作为阻挡层，进行耗尽沟道调制注入，注入杂质为第一掺杂类型杂质；5)在所述外延层进行栅氧淀积、多晶硅淀积和掺杂工艺，并进行多晶刻蚀，然后进行源光刻，注入第一掺杂类型杂质，去除光刻层，形成源区；6)在所述外延层进行介质淀积，然后进行孔区光刻刻蚀，在完成孔区介质层刻蚀后，对孔区硅基底进行过刻蚀，最后进行金属淀积和金属光刻刻蚀，至完成了耗尽型VDMOS的制造流程。2.根据权利要求1所述的一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于：在步骤4)中，采用局部厚氧屏蔽注入技术，通过NECK区厚氧和保护环区厚氧作为注入屏蔽层，注入区包含预期的沟道区和孔区，其他有厚氧覆盖的区域则不被注入掺杂。3.根据权利要求1所述的一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于：通过孔区硅基底过刻技术，使得注入在孔区的沟道调制注入层被刻穿，避免沟道调制注入层对孔区多余的掺杂，源区阱区电性短接。4.根据权利要求1所述的一种耗尽型VDMOS的制造方法，其特征在于：在进行步骤2)之前进行预氧，厚度为30nm～60nm；在步骤2)的注入第二掺杂类型杂质过程中：注入的能量为50kev～140kev，剂量为1e13/cm2～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖添，刘勇，李孝权，钟怡，唐昭焕，
申请(专利权)人：重庆中科渝芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50