一种N沟道耗尽型VDMOS器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种N沟道耗尽型VDMOS器件及其制作方法。该N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，包括：在N+衬底正面上形成N‑外延层，N+衬底作为漏；在N‑外延层内形成场限环以及多个P阱；向P阱表面注入N型杂质，以在P阱表面形成反型层；依次形成栅氧层和栅，随后对栅进行氧化，控制栅氧层覆盖相邻P阱之间的区域并延伸覆盖部分P阱；向P阱内分别注入砷和磷后再进行推结，在P阱内形成N型掺杂区，并控制磷的注入深度大于砷的注入深度；对N型掺杂区进行选择性刻蚀以形成源；实现源和P阱之间的连接以及源和漏的引出。本发明专利技术提供的制作方法，能够确保N沟VDMOS器件道耗尽型VDMOS器件的沟道处于稳定常开状态。

A n-channel depletion VDMOS device and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种N沟道耗尽型VDMOS器件及其制作方法
本专利技术涉及微电子
更具体地，涉及一种N沟道耗尽型VDMOS器件及其制作方法。
技术介绍
垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VerticalDouble-diffusionMetalOxide，VDMOS)器件具有高的输入阻抗、高的开关速度、宽的安全工作区以及很好的热稳定性等特点，目前已经广泛应用于汽车电子、移动通信、雷达、马达驱动、开关电源、节能灯等多种领域。VDMOS主要分为两大类：增强型VDMOS和耗尽型VDMOS。这两类VDMOS适用于不同电路的供电形式和开关要求。目前市场上的VDMOS产品以增强型VDMOS产品为主流，关于其工艺和结构的研究报道相对较多，而耗尽型VDMOS产品的研究则进展较为缓慢。但是耗尽型VDMOS产品仍有一定的市场需求，特别是N沟道耗尽型VDMOS，其在空间和军事领域的应用不可忽略。耗尽型VDMOS由于具备常开沟道，因此，即便是在栅压VGS为0V时，只要在源漏极之间加上电压VDS，则沟道就会有电流通过。耗尽型VDMOS由于其常开沟道特点，又称为常开型VDMOS。但是采用现有的制备工艺所获得的耗尽型VDMOS器件、特别是N沟道耗尽型VDMOS器件，保证沟道的常开是目前的难点之一。因此需要提供一种工艺制作方法，能够使得N沟道耗尽型VDMOS器件的沟道处于稳定常开状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种N沟道耗尽型VDMOS器件及其制作方法，确保沟道处于稳定常开状态。为实现上述目的，本专利技术的第一个方面是提供一种N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，包括：在N+衬底正面上形成N-外延层，N+衬底作为漏；在N-外延层内形成场限环以及多个P阱；向P阱表面注入N型杂质，以在P阱表面形成反型层；依次形成栅氧层和栅，随后对栅进行氧化，控制栅氧层覆盖相邻P阱之间的区域并延伸覆盖部分P阱；向P阱内分别注入砷和磷后再进行推结，在P阱内形成N型掺杂区，并控制磷的注入深度大于砷的注入深度；对N型掺杂区进行选择性刻蚀以形成源；实现源和P阱之间的连接以及源和漏的引出。本专利技术提供的N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，在形成源区的过程中，分别注入了砷和磷并进行推结，使得到的N沟道耗尽型VDMOS的沟道处于稳定常开状态。本专利技术的第二个方面是提供一种N沟道耗尽型VDMOS器件，是采用上述制作方法制得，该N沟道耗尽型VDMOS器件的沟道处于稳定常开状态。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，将源区形成过程中仅掺杂砷的传统工艺改进为掺杂砷和磷的方式，使所制得的N沟道耗尽型VDMOS器件的沟道处于稳定常开状态，确保该N沟道耗尽型VDMOS器件的耗尽型性能。本申请还提供了一种采用上述制作方法所获得的N沟道耗尽型VDMOS器件，该N沟道耗尽型VDMOS器件具有处于稳定常开状态的沟道。附图说明图1至图10为本专利技术实施例中提供的耗尽型VDMOS器件的制作方法中各步骤的剖面结构示意图；图11为根据本专利技术实施例得到的N沟道耗尽型VDMOS器件的仿真结果；图12为图11的局部放大图；图13为本专利技术用于作为对比的N沟道耗尽型VDMOS器件的仿真结果；图14为图13的局部放大图。附图标记说明：100-N+衬底；200-N-外延层；300-P阱；410-反型层；420-掺砷区；430-掺磷区；440-掺硼区；450-N型掺杂区；510-氧化硅层；520-多晶硅层；530-多晶硅氧化层；610-层间介质层；611-侧壁区；700、800-金属层。具体实施方式采用传统的制作工艺制备N型耗尽型VDMOS器件，在沟道的制作过程中，对于源区的制作，多采用一步砷注入工艺，但是往往并不能保证沟道在预定阈值电压处开启，因此不能稳定形成常开通道。为此，本专利技术提供一种N沟道耗尽型VDMOS器件的制作工艺，在源区的形成过程中，分别注入了砷和磷，使最终制得的N沟道耗尽型VDMOS器件的沟道处于稳定常开状态，确保器件的耗尽型性能。为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合优选实施例和附图做进一步的说明。请参考图1至图10，本实施例提供的N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，具体可包括如下步骤：S10、在N+衬底100正面上形成N-外延层200，该N+衬底100作为漏；S20、在N-外延层200内形成场限环(未图示)以及多个P阱300；S30、向P阱300表面注入N型杂质，以在P阱300表面形成反型层410；S40、依次形成栅氧层和栅，并对栅进行氧化，控制栅氧层覆盖相邻P阱300之间的区域并延伸覆盖部分P阱300；S50、向P阱300内分别注入砷和磷后再进行推结，在P阱300内形成N型掺杂区450，并控制磷的注入深度大于砷的注入深度；S60、对N型掺杂区450进行选择性刻蚀以形成源；S70、实现源和P阱之间的连接以及源和漏的引出。具体的，在步骤S10中，可采用本领域常规工艺，在N+衬底100上生长N-外延层200，如图1所示。一般而言，外延层的厚度越大，越有利于提高器件的耐压性能，因此可根据实际对于N沟道耗尽型VDMOS器件的性能要求控制N-外延层200的厚度。本实施例对于场限环和P阱300的形成方式不做特别限定，均可采用本领域制备N沟道耗尽型VDMOS器件的常规工艺完成。一般可首先在N-外延层200的边缘区域进行第一次P型离子注入，形成场限环，然后在N-外延层200的中间区域(即有源区)进行第二次P型离子注入，形成多个P阱300，如图2所示。具体的，步骤S20可包括如下依序进行的步骤：S21、对N-外延层200进行氧化处理，从而在N-外延层200表面形成氧化层；S22、对氧化层进行选择性刻蚀，暴露出有源区周围的部分区域(即，暴露出N-外延层200边缘的部分区域)，作为第一次P型离子注入的窗口；S23、通过第一次P型离子注入的窗口，向N-外延层200中注入硼等P型杂质，随后再进行氧化推结，从而形成场限环；S24、参考步骤S22的工艺，暴露出有源区的部分区域，随后进行第二次P型离子注入，然后再进行氧化推结，最终形成多个P阱300。根据器件的性能要求，P阱300可以具有不同的形状，比如其横向剖面可以呈条形、多边形等。此外，在形成场限环及P阱300的过程中，P型离子的注入能量、注入浓度、相邻P阱300之间的距离、P阱300的数量等参数均可根据对于器件的性能要求合理确定。进一步的，在进行第二次P型离子注入之前，还可以在N-外延层200表面生长一层薄薄的氧化层，比如大约400埃米，这样在第二次P型离子注入时，能够尽可能地避免对N-外延层200的有源区造成损伤。在第二次P型离子注入完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，其特征在于，包括：/n在N+衬底正面上形成N-外延层，所述N+衬底作为漏；/n在N-外延层内形成场限环以及多个P阱；/n向P阱表面注入N型杂质，以在P阱表面形成反型层；/n依次形成栅氧层和栅，随后对栅进行氧化，控制所述栅氧层覆盖相邻P阱之间的区域并延伸覆盖部分P阱；/n向所述P阱内分别注入砷和磷后再进行推结，在P阱内形成N型掺杂区，并控制磷的注入深度大于砷的注入深度；/n对所述N型掺杂区进行选择性刻蚀以形成源；/n实现源和P阱之间的连接以及源和漏的引出。/n

【技术特征摘要】
1.一种N沟道耗尽型VDMOS器件的制作方法，其特征在于，包括：
在N+衬底正面上形成N-外延层，所述N+衬底作为漏；
在N-外延层内形成场限环以及多个P阱；
向P阱表面注入N型杂质，以在P阱表面形成反型层；
依次形成栅氧层和栅，随后对栅进行氧化，控制所述栅氧层覆盖相邻P阱之间的区域并延伸覆盖部分P阱；
向所述P阱内分别注入砷和磷后再进行推结，在P阱内形成N型掺杂区，并控制磷的注入深度大于砷的注入深度；
对所述N型掺杂区进行选择性刻蚀以形成源；
实现源和P阱之间的连接以及源和漏的引出。


2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在向P阱内分别注入砷和磷的过程中，控制磷的注入能量大于砷的注入能量。


3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，在向P阱内分别注入砷和磷的过程中，控制磷的注入浓度低于砷的注入浓度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂瑞芬，刘刚，朱恒宇，
申请(专利权)人：北京锐达芯集成电路设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11