一种快恢复功率器件的制造方法、半导体器件以及晶体管技术

本发明专利技术公开了一种快恢复功率器件的制造方法、半导体器件以及晶体管，包括：在一硅片上形成一外延层；在该外延层和衬底形成复合中心，其中该复合中心为包含深能级陷阱的复合中心；在该外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层；在该第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，在多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区、源极、中性体区电极区域，在多晶硅栅层第一区域上形成钝化区；在钝化区、源极和P型掺杂区的上表面形成源极导电金属，在第二单晶硅层形成漏极导电金属。保留原始电学特性的同时关断速度得到有效加快，提升了功率器件的可靠性。提升了功率器件的可靠性。提升了功率器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复功率器件的制造方法、半导体器件以及晶体管


[0001]本专利技术涉及功率半导体领域，尤其涉及一种快恢复功率器件的制作方法、半导体器件以及晶体管。

技术介绍

[0002]随着新能源、“双碳”等行业的发展，高效能的功率半导体技术也不断发展并驱动着这些行业的进步，尤其在节约能源、动态控制、环境友好型产品等领域。功率器件取得了飞跃式的发展，特别是功率金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，由于其具有高输入阻抗、低导通功耗和大电流导通能力的特点，使其应用领域得到了很大的拓展。为满足低功耗需求，需降低MOSFET的导通电阻以降低有效功率，且在高保证击穿电压的同时，也需获得较大的导通电流。传统的VDMOS(Vertical Double
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diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,垂直型双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)被广泛的采用。但是VDMOS为了维持高击穿电压保留了类似PIN结构的二极管，该二极管有着较厚的轻掺杂本征区域，器件在从导通向关闭状态切换时有很长的“拖尾”电流，使器件不容易关闭，因此VDMOS只能在低频环境，限制了VDMOS的应用领域。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种。
[0004]本专利技术提供一种快恢复功率器件的制造方法，包括：在一硅片上形成一外延层；在该外延层和衬底形成复合中心，其中该复合中心为包含深能级陷阱的复合中心；在该外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层；
[0005]在该第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，在多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区、源极、中性体区电极区域，在多晶硅栅层第一区域上形成钝化区；在钝化区、源极和P型掺杂区的上表面形成源极导电金属，在第二单晶硅层形成漏极导电金属。
[0006]进一步地，所述在外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层，包括：对外延层上表面进行激光退火，使所述外延层上表面形成第一单晶硅层；对衬底下表面进行激光退火，使所述衬底下表面形成第二单晶硅层。
[0007]进一步地，所述第一单晶硅层的厚度为25～35微米，所述第二单晶硅层的厚度为1～3微米。
[0008]进一步地，所述在第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，包括：于所述第一单晶硅层生长CVD氧化层；注入磷离子形成JFET区域，于JFET区域上重新生长栅极氧化层；于栅极氧化层上沉积多晶硅以形成多晶硅栅层，其中多晶硅栅氧层包括栅极氧化层和多晶硅栅层，光刻多晶硅栅氧层形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域。
[0009]进一步地，所述于第一单晶硅层生长CVD氧化层，包括：光刻定义有源区，于所述第一单晶硅层生长20～30纳米CVD氧化层。
[0010]进一步地，所述于多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区、源极、P型掺杂区，包括：于多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区；于多晶硅栅氧层预备区域形成源极，进行P+掺杂形成P型掺杂区。
[0011]进一步地，所述于多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区，包括：向所述多晶硅层注入P型离子，在N2气氛中进行P阱推进退火，以形成中性体区。
[0012]进一步地，进行P+掺杂形成P型掺杂区，包括：刻蚀源极形成源极预备区域和源极第一区域，向源极预备区域掺杂P型离子形成P型掺杂区。
[0013]进一步地，所述所多晶硅栅氧层第一区域宽度为0.13～3微米。
[0014]进一步地，所述于所述多晶硅层第一区域形成钝化区，包括：向多晶硅栅层第一区域上表面及内侧壁通过CVD沉积一层氮化硅以形成覆盖多晶硅第一区域的钝化区，其中钝化区厚度为1～5微米。
[0015]本专利技术还提供了一种半导体器件，半导体器件为采用一种快恢复功率器件的制造方法制作得到的半导体器件。
[0016]本专利技术还提供了一种晶体管，晶体管为一种快恢复功率器件的制造方法制作得到的晶体管。
[0017]本专利技术提供的一种快恢复功率器件的制造方法，在一硅片基板上形成一外延层，该外延层为轻掺杂浓度的单晶硅层，使功率器件具备较高反向耐压；在该外延层和衬底形成复合中心，其中该复合中心为包含深能级陷阱的复合中心，该复合中心使功率器件从导通到反向截止时为轻掺杂漂移区的少数载流子被有效的复合,从而降低了功率器件的反向恢复电流，使功率器件快速关断；在该外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层，利用第一单晶硅层和第二单晶硅层的形成工艺，快中子辐照导致的损伤缺陷被消除，使硅层恢复良好的载流子迁移速率；在该第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，在多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区、源极、中性体区电极区域，在多晶硅栅层第一区域上形成钝化区；在钝化区、源极和P型掺杂区的上表面形成源极导电金属，在第二单晶硅层形成漏极导电金属。复合中心形成后各硅层的形成或生成工艺采用快速热退火、低温退火或低温工艺，从而有效避免快中子辐照形成的深能级陷阱因高温工艺后的退火而导致消除。若功率器件各工艺流程结束后再形成复合中心，因生产复合中心的快中子辐照工艺会影响功率器件的阈值电压、沟道电阻等关键的参数从而导致功率器件电学特性被损坏或损耗，而本专利技术通过在功率器件的中性体区、源极、漏极等区域形成前即先引入复合中心，后续功率器件的各生成工艺采用能够有效避免深能级陷阱消失的方式，从而最大限度保留了功率器件的原始电学特性，使功率器件保留原始电学特性的同时关断速度得到有效加快，提升了功率器件的可靠性。
附图说明
[0018]结合附图来详细说明本专利技术的实施例，所示元件不受附图所显示的比例限制，附图中相同或相似的附图标记表示相同或类似的元件，其中：
[0019]图1为本专利技术一种实施例中一种快恢复功率器件的制造方法的流程图；
[0020]图2为本专利技术一种实施例中硅片形成外延层后的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一种实施例中形成第一单晶硅层和第二单晶硅层后的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术一种实施例中形成CVD氧化层和离子注入层后的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术一种实施例中形成JFET区域后的结构示意图；
[0024]图6为本专利技术一种实施例中形成栅极氧化层和多晶硅栅层后的结构示意图；
[0025]图7为本专利技术一种实施例中形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域后的结构示意图；
[0026]图8为本专利技术一种实施例中形成源极后的结构示意图；
[0027]图9为本专利技术一种实施例中形成栅极氧化层和多晶硅栅层后的结构示意图；
[0028]图10为本专利技术一种实施例中形成P型掺杂区、源极导电金属和漏极导电金属后快恢复功率器件的结构示意图。
[0029]标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快恢复功率器件的制造方法，其特征在于，包括：在一硅片上形成一外延层；在该外延层和衬底形成复合中心，其中该复合中心为包含深能级陷阱的复合中心；在该外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层；在该第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，在多晶硅栅氧层预备区域形成中性体区、源极、中性体区电极区域，在多晶硅栅层第一区域上形成钝化区；在钝化区、源极和P型掺杂区的上表面形成源极导电金属，在第二单晶硅层形成漏极导电金属。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在外延层上表面形成第一单晶硅层，在衬底下表面形成第二单晶硅层，包括：对外延层上表面进行激光退火，使所述外延层上表面形成第一单晶硅层；对衬底下表面进行激光退火，使所述衬底下表面形成第二单晶硅层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一单晶硅层的厚度为25～35微米，所述第二单晶硅层的厚度为1～3微米。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述在第一单晶硅层上形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域，包括：于所述第一单晶硅层生长CVD氧化层；注入磷离子形成JFET区域，于JFET区域上重新生长栅极氧化层；于栅极氧化层上沉积多晶硅以形成多晶硅栅层，其中多晶硅栅氧层包括栅极氧化层和多晶硅栅层，光刻多晶硅栅氧层形成多晶硅栅氧层预备区域和多晶硅栅氧层第一区域。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢细根，黄种德，
申请(专利权)人：厦门中能微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：