功率器件及其制备方法技术

本申请提供一种功率器件及其制备方法。制备方法包括步骤：提供硅基底，于硅基底内形成阱区、位于阱区内的漂移区和位于漂移区内的浅沟槽隔离结构，浅沟槽隔离结构和硅基底之间形成有衬垫隔离层，漂移区上定义有注入窗口，注入窗口与浅沟槽隔离结构相邻，注入窗口显露出硅基底；对漂移区的注入窗口进行离子注入，以于对应注入窗口的硅基底表面形成以非晶硅为主的破坏层；对对应破坏层的区域进行热氧化处理，以于注入窗口内形成高压栅氧层，高压栅氧层与浅沟槽隔离结构相邻接。本申请有助于避免器件局部击穿，可以提高器件的电性能。可以提高器件的电性能。可以提高器件的电性能。

【技术实现步骤摘要】
功率器件及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，特别是涉及一种功率器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]BCD器件是一种常用的功率器件，其是把双极器件(bipolar)、CMOS器件和DMOS器件同时制作在同一芯片上的器件。因其综合了双极器件高跨导、强负载驱动能力、CMOS集成度高、低功耗和DMOS耐高压、大电流的优点，使其互相取长补短，发挥各自的优点，因而在功率器件领域得到越来越广泛的应用。
[0003]随着功率器件工艺尺寸的日益缩小，半导体器件的隔离工艺由(Local Oxidation of Silicon，简称LOCOS)转变为浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，简称STI)，并且在功率器件中，会在漏区额外使用STI工艺，使漏端电流通路增长，同时可以减小热载流子效应。
[0004]但是，STI工艺也存在诸多问题，例如STI拐角处的尖角(Corner)、STI顶部边缘因过度腐蚀而形成的凹坑(Divot)等。因此，在生长功率器件的高压栅氧(HV GOX，LOCOS)时，STI顶部边缘的凹坑与尖角的问题将导致局部栅氧过薄，这直接影响着高压栅氧的可靠性，容易导致器件局部击穿和/或漏电，导致器件性能下降。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种功率器件及其制备方法，用于解决现有技术中的功率器件，尤其是BCD器件因STI工艺中形成的STI拐角处的尖角和/或STI顶部边缘被过度腐蚀而形成的凹坑，造成局部栅氧过薄，导致器件性能下降等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种功率器件的制备方法，包括步骤：
[0007]提供硅基底，于所述硅基底内形成第一导电类型的阱区、位于所述阱区内的第二导电类型的漂移区和位于所述漂移区内的浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构和硅基底之间形成有衬垫隔离层，所述漂移区上定义有注入窗口，所述注入窗口与所述浅沟槽隔离结构相邻，所述注入窗口显露出所述硅基底；
[0008]对所述漂移区的注入窗口进行离子注入，以于对应所述注入窗口的硅基底表面形成以非晶硅为主的破坏层；
[0009]对对应所述破坏层的区域进行热氧化处理，以于所述注入窗口内形成高压栅氧层，所述高压栅氧层与所述浅沟槽隔离结构相邻接。
[0010]可选地，对漂移区的注入窗口注入的离子包括氧离子、氮离子、硅离子和锗离子中的若干种。
[0011]更可选地，离子注入剂量为1E14～1E16，注入能量为10Kev～100Kev。
[0012]可选地，于所述硅基底内形成阱区、漂移区和浅沟槽隔离结构包括步骤：
[0013]对所述硅基底进行离子注入，以于所述硅基底内形成所述阱区；
[0014]对所述硅基底进行光刻刻蚀，以于所述硅基底区内形成浅沟槽；
[0015]于所述浅沟槽的表面形成所述衬垫隔离层；
[0016]于所述硅基底表面及所述浅沟槽内填充绝缘层；
[0017]进行表面平坦化处理，以去除所述浅沟槽外的绝缘层，填充有绝缘层的浅沟槽即为所述浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构的上表面不低于所述硅基底的上表面；
[0018]对所述阱区进行离子注入，以于所述阱区内形成漂移区；
[0019]其中，进行表面平坦化处理前和/或进行表面平坦化处理后，还包括对所述硅基底进行退火处理。
[0020]可选地，退火处理过程中，退火温度为200℃
‑
1200℃，退火气体包括氮气、氧气、水蒸气和过氧化氢气体中的若干种，退火时间为10min
‑
4h。
[0021]可选地，形成所述浅沟槽之前，还包括于所述硅基底的表面依次形成氧化层和刻蚀阻挡层，所述浅沟槽贯穿所述刻蚀阻挡层和氧化层并延伸到所述硅基底内，形成的高压栅氧层背离所述浅沟槽隔离结构的一端延伸到所述刻蚀阻挡层的下方。
[0022]可选地，所述氧化层为氧化硅层，所述刻蚀阻挡层为氮化硅层，所述氮化硅层的厚度为200nm
‑
500nm。
[0023]可选地，于所述浅沟槽隔离结构的表面形成所述衬垫隔离层的步骤包括：
[0024]采用沉积工艺于所述浅沟槽隔离结构的表面形成第一隔离层；
[0025]通过湿法刻蚀工艺去除所述第一隔离层；
[0026]采用沉积工艺于所述浅沟槽隔离结构的表面形成所述衬垫隔离层。
[0027]更可选地，第一隔离层的厚度和衬垫隔离层的厚度相同。
[0028]作为示例，第一隔离层和衬垫隔离层包括多晶硅层、二氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的若干种，厚度均为50埃
‑
500埃。
[0029]本申请还提供一种功率器件，所述功率器件依上述任一方案中所述的方法制备而成。
[0030]如上所述，本申请的功率器件及其制备方法，具有以下有益效果：本申请经改善的工艺设计，在形成高压栅氧层之前额外增加一道离子注入工艺以使得对应注入窗口处的硅基底的硅晶格受到一定程度的破坏，形成以非晶硅为主的破坏层，这可以提升硅局部氧化时的氧化效率，从而达到钝化浅沟槽隔离结构的尖角并提升浅沟槽隔离结构的拐角处与高压栅氧层交界处的栅氧厚度的目的，有助于提高器件的性能。
附图说明
[0031]图1至3显示为本申请实施例一提供的功率器件的制备方法的局部过程示意图。
[0032]图4至6显示为本申请实施例二提供的功率器件的制备方法的局部过程示意图。
[0033]图7至8显示为本申请实施例三提供的功率器件的制备方法的局部过程示意图。
[0034]元件标号说明
[0035]11
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阱区
[0036]12
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漂移区
[0037]121
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注入窗口
[0038]122
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破坏层
[0039]13
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浅沟槽隔离结构
[0040]131
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浅沟槽
[0041]132
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绝缘层
[0042]14
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高压栅氧层
[0043]15
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衬垫隔离层
[0044]16
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刻蚀阻挡层
[0045]17
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氧化层
[0046]18
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供硅基底，于所述硅基底内形成阱区(11)、位于所述阱区(11)内的漂移区(12)和位于所述漂移区(12)内的浅沟槽隔离结构(13)，所述浅沟槽隔离结构(13)和硅基底之间形成有衬垫隔离层(15)，所述漂移区(12)上定义有注入窗口(121)，所述注入窗口(121)与所述浅沟槽隔离结构(13)相邻，所述注入窗口(121)显露出所述硅基底；对所述漂移区(12)的注入窗口(121)进行离子注入，以于对应所述注入窗口(121)的硅基底表面形成以非晶硅为主的破坏层(122)；对对应所述破坏层(122)的区域进行热氧化处理，以于所述注入窗口(121)内形成高压栅氧层(14)，所述高压栅氧层(14)与所述浅沟槽隔离结构(13)相邻接。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对漂移区(12)的注入窗口(121)注入的离子包括氧离子、氮离子、硅离子和锗离子中的若干种；离子注入剂量为1E14～1E16，注入能量为10Kev～100Kev。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，阱区(11)和漂移区(12)的导电类型相同或不同。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于所述硅基底内形成阱区(11)、漂移区(12)和浅沟槽隔离结构(13)包括步骤：对所述硅基底进行离子注入，以于所述硅基底内形成所述阱区(11)；对所述硅基底进行光刻刻蚀，以于所述硅基底区内形成浅沟槽(131)；于所述浅沟槽(131)的表面形成所述衬垫隔离层(15)；于所述硅基底表面及所述浅沟槽(131)内填充绝缘层(132)；进行表面平坦化处理，以去除所述浅沟槽(131)外的绝缘层(132)，填充有绝缘层(132)的浅沟槽(131)即为所述浅沟槽隔离结构(13)，所述浅沟槽隔离结构(13)的上表面不低于所述硅基底的上表面；对所述阱区(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗加聘，洪昊哲，沈宸棋，
申请(专利权)人：杭州富芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：