单环MOS器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种单环MOS器件及其制作方法，其中单环MOS器件的制作方法包括以下步骤：在半导体基片的目标区域中注入第一掺杂离子；在炉管中进行热扩散的过程中，向炉管中注入氧气，以在半导体基片的上表面形成氧化层，并使第一掺杂离子向半导体基片的内部扩散以形成保护环。本发明专利技术在单环MOS器件的制作过程中通过在炉管推进的过程中加氧气，快速地在半导体基片表面形成一层保护作用的氧化层，极大地改善了单环MOS器件的耐压性能。

【技术实现步骤摘要】
单环MOS器件及其制作方法
本专利技术属于MOS(MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体)器件制作
，尤其涉及一种单环MOS器件及其制作方法。
技术介绍
现有的MOS制作工艺流程中，炉管推进(即炉管扩散)过程多采用15L/min(升每分钟)的纯氮气体做推进，目的是以惰性气体保护半导体基片的表面，可以满足具有多个保护环的多环MOS的制备要求。然而对于缩小了die(裸片)尺寸的新一代的具有一个保护环的单环MOS器件，其对于保护环的工艺要求更为苛刻。按照现有工艺制作单环MOS器件的保护环的过程如下：首先，参照图1，在半导体基片1的目标区域101中注入掺杂离子，注入后，掺杂离子集中于半导体基片1的上表面。然后，参照图2，在炉管中进行热扩散，在热扩散的过程中，向炉管中注入纯氮气体，注入纯氮气体的速率为15L/min。集中于半导体基片1的上表面的掺杂离子向半导体基片1的内部扩散，形成保护环102。然而，采用现有技术制作的单环MOS器件的耐压性能较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中制作得到的单环MOS器件的耐压性能较差的缺陷，提供一种单环MOS器件及其制作方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本专利技术提供一种单环MOS器件的制作方法，包括以下步骤：S1、在半导体基片的目标区域中注入第一掺杂离子；S2、在炉管中进行热扩散的过程中，向炉管中注入氧气，以在半导体基片的上表面形成氧化层，并使第一掺杂离子向半导体基片的内部扩散以形成保护环。较佳地，步骤S2包括：在炉管的升温的过程中，向炉管中注入氧气。较佳地，向炉管中注入氧气的速率为大于8L/min。较佳地，向炉管中注入氧气的速率为15L/min。较佳地，步骤S2还包括：向炉管中注入氮气。较佳地，在步骤S1之前，制作方法还包括以下步骤：S0、在半导体基片的背面形成重掺杂的n型衬底层，在半导体基片的正面形成n型外延层；则目标区域设置于n型外延层的上表面，第一掺杂离子为p型离子。较佳地，p型离子为硼离子。较佳地，在步骤S2中，炉管内部的最高温度为1100-1200摄氏度，最高温度的持续时间为550-650分钟。较佳地，在步骤S2中，炉管内部的最低温度为650-750摄氏度。本专利技术还提供一种单环MOS器件，单环MOS器件采用本专利技术的单环MOS器件的制作方法制作形成。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术在单环MOS器件的制作过程中通过在炉管推进的过程中加氧气，快速地在半导体基片表面形成一层保护作用的氧化层，极大地改善了单环MOS器件的耐压性能。附图说明图1为现有技术的制作单环MOS器件的过程中向目标区域注入掺杂离子后的效果示意图。图2为现有技术的制作单环MOS器件的过程中经过热扩散形成保护环后的效果示意图。图3本专利技术的一较佳实施例的单环MOS器件的制作方法的流程图。图4为专利技术的一较佳实施例的单环MOS器件的制作方法的制作形成重掺杂的n型衬底层和n型外延层后的效果示意图。图5为专利技术的一较佳实施例的单环MOS器件的制作方法的制作注入第一掺杂离子后的效果示意图。图6为专利技术的一较佳实施例的单环MOS器件的制作方法的制作形成保护环后的效果示意图。图7为专利技术的一较佳实施例的单环MOS器件的制作方法的对比实验的结果的示意图。具体实施方式下面通过一较佳实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。本实施例提供一种单环MOS器件的制作方法。参照图3，该单环MOS器件的制作方法包括以下步骤：步骤S10、在半导体基片的背面形成重掺杂的n型衬底层，在半导体基片的正面形成n型外延层。参照图4，制作形成的重掺杂的n型衬底层103位于半导体基片1的背面，n型外延层104位于半导体基片1的正面。步骤S11、在半导体基片的目标区域中注入第一掺杂离子。参照图5，目标区域101设置于n型外延层104的上表面。在半导体基片1的目标区域101中注入掺杂离子，注入后，掺杂离子集中于半导体基片1的上表面。第一掺杂离子为p型离子。作为一种可选的实施方式，该p型离子为硼离子。步骤S12、在炉管中进行热扩散的过程中，向炉管中注入氧气，以在半导体基片的上表面形成氧化层，并使第一掺杂离子向半导体基片的内部扩散以形成优化的保护环。形成氧化层105和优化的保护环106后的效果如图6所示。在步骤S12中，在炉管中进行热扩散的过程中，首先将半导体基片设置于扩散用石英舟中，在700摄氏度下对半导体基片进行热扩散，持续时间为10分钟。然后，炉管的初始温度保持700摄氏度，该温度持续15分钟。然后，提升炉管温度，使炉管温度由700摄氏度上升至1150摄氏度，该过程为70分钟，也即，使炉管内温度在70分钟的时间内由700摄氏度上升至1150摄氏度。接下来，炉管维度维持1150摄氏度600分钟。然后，使炉管温度缓慢下降，在177分钟的时间内，由1150摄氏度下降至700摄氏度。然后，在700摄氏度下对半导体基片进行热扩散，持续时间为20分钟。接下来，炉管的初始温度保持700摄氏度，该温度持续20分钟。至此，炉管热扩散过程结束。在炉管热扩散过程之后，再制作单环MOS器件的其他结构。具体制作过程是本领域技术人员根据单环MOS器件的具体结构能够实现的，此处不再赘述。在整个炉管热扩散的过程中，向炉管中通入目标气体。本实施例针对多种不同的实施方式，分别提供了目标气体，以进行对比实验。在第一种可选的实施方式中，第一目标气体是流速为0.2L/min的氧气与流速为15L/min的氮气的混合气体。在第二种可选的实施方式中，第二目标气体是流速为10L/min的氧气与流速为5L/min的氮气的混合气体。在第三种可选的实施方式中，第三目标气体是流速为15L/min的氧气。在第四种可选的实施方式中，第四目标气体是流速为18L/min的氧气。作为对比工艺，对比气体采用流速为15L/min的氮气。在根据上述各种可选的实施方式以及对比工艺进行的对比实验中，区别仅在于目标气体或对比气体的不同，其他工艺流程均相同。在上述对比实验中，制作得到的单环MOS器件为一款VDMOSFET(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管)器件。图7示出了采用上述不同的目标气体以及对比气体进行热扩散后，形成的单环MOS器件的源漏击穿电压(通常以BVDSS标识)的对比示意图，源漏击穿电压即为单环MOS器件的耐压值。其中，横轴对应不同的目标气体或对比气体，A0对应对比气体，A1对应第一目标气体，A2对应第二目标气体，A3对应第三目标气体，A4对应第四目标气体；纵轴对应单环MOS器件的耐压值，单位为“伏”。可见，在随氧气含量比例的提升，单环MOS器件的耐压性能也随之上升，当氧气含量到达10L以上时，单环MOS器件的耐压值基本满足650伏产品的要求。根据上述对比实验的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单环MOS器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、在半导体基片的目标区域中注入第一掺杂离子；/nS2、在炉管中进行热扩散的过程中，向所述炉管中注入氧气，以在所述半导体基片的上表面形成氧化层，并使所述第一掺杂离子向所述半导体基片的内部扩散以形成保护环。/n

【技术特征摘要】
1.一种单环MOS器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在半导体基片的目标区域中注入第一掺杂离子；
S2、在炉管中进行热扩散的过程中，向所述炉管中注入氧气，以在所述半导体基片的上表面形成氧化层，并使所述第一掺杂离子向所述半导体基片的内部扩散以形成保护环。


2.如权利要求1所述的单环MOS器件的制作方法，其特征在于，步骤S2包括：
在所述炉管的升温的过程中，向所述炉管中注入氧气。


3.如权利要求1所述的单环MOS器件的制作方法，其特征在于，向所述炉管中注入氧气的速率为大于8L/min。


4.如权利要求3所述的单环MOS器件的制作方法，其特征在于，向所述炉管中注入氧气的速率为15L/min。


5.如权利要求1所述的单环MOS器件的制作方法，其特征在于，步骤S2还包括：向所述炉管中注入氮气。


6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东栋，张洁，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31