改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法技术

本申请提供一种改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法，包括：步骤S1，提供一衬底，在衬底上形成有超结结构和栅极结构；步骤S2，在衬底上形成层间介质层，并在层间介质层中形成接触孔；步骤S3，实施锗离子注入，在接触孔的底部形成硅非晶层；步骤S4，在接触孔中依次形成粘合层和金属层；步骤S5，在层间介质层上形成钝化层，并实施第一退火处理；步骤S6，实施电子辐照，并执行第二退火处理。通过实施锗离子注入，在接触孔的底部形成硅非晶层，提高缺陷复合中心与接触电阻稳定性，从而显著改善后续电子辐照后超结器件阈值电压的稳定性。后续电子辐照后超结器件阈值电压的稳定性。后续电子辐照后超结器件阈值电压的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法。

技术介绍

[0002]快恢复超结器件，具有较短的体二极管关断恢复时间，在终端应用中可降低系统能耗，增加器件开关速度。该器件对减小能耗、增加电路系统运行速度具有重要意义。
[0003]电子辐照可以在快恢复超结器件的N型外延层中引入空穴复合中心，从而减小体二极管空穴寿命：在体二极管关断的过程中，降低体二极管反向恢复电荷量(Q
rr
)，进而减小反向恢复峰值电流(I
rrm
)和反向恢复时间(T
rr
)，降低关断震荡。
[0004]电子辐照在N型外延层中引入空穴复合中心的同时，也会在栅极氧化层附近引入净的正电荷，导致快恢复超结器件的阈值电压(V
th
)大幅下降。

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改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法，用于解决现有技术中电子辐照导致超结器件的阈值电压大幅下降的问题。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法，包括：
[0007]步骤S1，提供一衬底，在衬底上形成有超结结构和栅极结构；
[0008]步骤S2，在衬底上形成层间介质层，并在层间介质层中形成接触孔；
[0009]步骤S3，实施锗离子注入，在接触孔的底部形成硅非晶层；
[0010]步骤S4，在接触孔中依次形成粘合层和金属层；
[0011]步骤S5，在层间介质层上形成钝化层，并实施第一退火处理；
[0012]步骤S6，实施电子辐照，并执行第二退火处理。
[0013]优选的，锗离子注入的能量为20KeV
‑
50KeV，剂量为1E14atoms/cm2‑
1E15atoms/cm2。
[0014]优选的，第一退火处理的温度为380℃
‑
420℃，持续时间为25mim
‑
35min。
[0015]优选的，电子辐照的吸收剂量为200KGY
‑
260KGY。
[0016]优选的，第二退火处理的温度为330℃
‑
360℃，持续时间为80mim
‑
100min。
[0017]优选的，采用物理气相沉积工艺在接触孔内依次形成粘合层和金属层。
[0018]优选的，粘合层的材料为氮化钛、钛、氮化钽和钽中的任意一种或者几种的混合物。
[0019]优选的，金属层的材料为铝。
[0020]优选的，钝化层的材料为富硅的氮化硅。
[0021]优选的，在步骤S6之后，还包括对衬底的背面进行减薄处理的步骤。
[0022]如上所述，本申请提供的完整的改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法，具有以下有益效果：通过实施锗离子注入，在接触孔的底部形成硅非晶层，提高缺陷复合中心与接触电阻稳定性，从而显著改善后续电子辐照后超结器件阈值电压的稳定性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0024]图1显示为本申请实施例提供的改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法的流程图。
具体实施方式
[0025]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其它优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0026]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0029]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0030]电子辐照是一种提升超结器件快恢复性能的寿命控制技术，通过在超结器件的N型外延层中引入空穴复合中心来减小少数载流子(空穴)的寿命，从而减小超结器件的反向恢复峰值电流和反向恢复时间。
[0031]经过研究发现，电子辐照在栅极氧化层中激发电子空穴对，电子在电场作用下从栅极流出，空穴则通过跃迁方式向N型外延层/栅极氧化层的界面移动，空穴迁移率远小于电子，不能通过栅电极导出；空穴移动到N型外延层/栅极氧化层的界面附近，与界面处的缺
陷相互作用，形成氧化层固定电荷和界面态电荷，即在栅极氧化层附近引入净的正电荷，导致超结器件的阈值电压大幅下降。
[0032]在量产时发现经过电子辐照处理的超结器件出现多个批次产品的阈值电压的偏差偏大导致产品良率下降的问题，具体表现为晶圆边缘的超结器件的阈值电压偏低。通过对不同晶圆的经过电子辐照处理的超结器件的阈值电压进行测试发现，除了阈值电压之外，器件的其它性能参数无任何差异，因此，经过电子辐照处理的超结器件的沟道电阻未出现异常。
[0033]为了解决这一问题，本申请提供一种改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法。
[0034]请参阅图1，其示出了本申请实施例提供的改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法的流程图。
[0035]如图1所示，该改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法包括如下步骤：
[0036]步骤S1，提供一衬底，在衬底上形成有超结结构和栅极结构；
[0037]步骤S2，在衬底上形成层间介质层，并在层间介质层中形成接触孔；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善电子辐照后超结器件阈值电压稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，提供一衬底，在所述衬底上形成有超结结构和栅极结构；步骤S2，在所述衬底上形成层间介质层，并在所述层间介质层中形成接触孔；步骤S3，实施锗离子注入，在所述接触孔的底部形成硅非晶层；步骤S4，在所述接触孔中依次形成粘合层和金属层；步骤S5，在所述层间介质层上形成钝化层，并实施第一退火处理；步骤S6，实施电子辐照，并执行第二退火处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锗离子注入的能量为20KeV
‑
50KeV，剂量为1E14atoms/cm2‑
1E15atoms/cm2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一退火处理的温度为380℃
‑
420℃，持续时间为25mim
‑
35min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志国，李晴，赵蕴琦，马栋，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：