VDMOS的栅氧生长方法与流程

本发明涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种vdmos(垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)的栅氧生长方法。

背景技术：

目前，在vdmos栅氧工艺中，干氧氧化是比较常用的生长方式，干氧氧化是在高温(约1000℃)下当氧气与硅片接触时，氧分子与表面的硅原子反应生成二氧化硅起始层，这种氧化方式制备的栅氧的特点是：结构致密，但是温度高，氧化速度慢。

参考图1所示(纵轴示出电流值，横轴示出电压值)，在vdmos制备工艺中，当厚栅氧(厚度约800埃米的栅氧)工艺采用1000℃的干氧氧化方式时，vdmos的漏源端发现缓慢漏电，这是典型的沟道随漏端偏压增大而出现逐渐耗尽导致漏源端穿通引起的漏电，现有改善该沟道有如下几种方式：

1、增大pbody区域(p型区域)的离子注入浓度，和/或，pbody区域与栅氧的overlap(重叠区域)；

2、减小nplus区域(n+型区域，源区)的离子注入浓度，和/或，nplus区域与栅氧的overlap；

3、减小jfet(junctionfield-effecttransistor，结型场效应晶体管)区域(漏区)的离子注入浓度。

但是，上述几种改善的方式均存在缺陷。

改变版图尺寸会直接影响vdmos的导通电阻，增大pbody区域的离子注入浓度会导致阈值电压上升，从而增加导通电阻。而jfet区域对于控制导通电阻和两个pbody区域之间的夹断非常重要，故一般不会去改变这步工艺条件。考虑到nplus区域的离子注入已经很浓，它对沟道的控制有直接影响，略微减小nplus区域的离子注入浓度对改善漏电并不明显，如果大幅度减小则会迅速增加导通电阻。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用干氧氧化的方式来生长栅氧的vdmos存在漏源端缓慢漏电的缺陷，提供一种vdmos的栅氧生长方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种vdmos的栅氧生长方法，其特点在于，所述栅氧生长方法包括以下步骤：

s1、在n型外延层中注入磷离子，以形成jfet区域；

s2、在n型外延层中注入硼离子，以形成pbody区域；

s3、在pbody区域中注入硼离子，以形成pplus区域(p+型区域)；

s4、在pbody区域中注入砷离子，以形成nplus区域；

s5、在n型外延层上采用湿氧氧化的方式生长栅氧。

较佳地，在步骤s5中，在870℃～930℃的温度范围内进行湿氧氧化。

较佳地，在步骤s5中，在900℃的温度下进行湿氧氧化。

较佳地，所述vdmos的击穿电压的范围为90v～110v。

较佳地，所述vdmos的导通电阻的范围为0.1ω～0.2ω。

较佳地，在步骤s5中，所述栅氧的厚度范围为790埃米～810埃米。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供的vdmos的栅氧生长方法采用湿氧氧化的方式来生长栅氧，可有效地控制vdmos沟道长度，并且控制vdmos源区离子再扩散和浓度分布，从而有效地解决了漏源端的漏电问题，大幅提升了产品良率。

附图说明

图1为现有技术中采用干氧氧化的方式来生长栅氧后的vdmos的漏源端的电流电压曲线示意图。

图2为本发明较佳实施例的采用湿氧氧化的方式来生长栅氧后的vdmos的漏源端的电流电压曲线示意图。

图3为本发明较佳实施例的vdmos的n型外延层的部分结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的vdmos的栅氧生长方法的流程图。

图5为分别采用干氧氧化工艺与湿氧氧化工艺的vdmos的产品良率对比图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图3及图4所示，本实施例提供的vdmos的栅氧生长方法包括以下步骤：

步骤101、在n型外延层1中注入磷离子，以形成jfet区域2。

步骤102、在n型外延层1中注入硼离子，以形成pbody区域3。

步骤103、在pbody区域3中注入硼离子，以形成pplus区域4。

步骤104、在pbody区域3中注入砷离子，以形成nplus区域5。

步骤105、在n型外延层1上采用湿氧氧化的方式生长栅氧6。

在本步骤中，在900℃的温度下进行湿氧氧化，当然在本实施例中并不具体限定进行湿氧氧化时的温度，但当温度低于870℃时，栅氧生长较慢，vdmos的源区离子再扩散程度不够充分，导致沟道变长，导通电阻增大，当温度高于930℃时，源区离子再扩散过度，沟道过短，导致漏源端漏电，因此建议将进行湿氧氧化时的温度控制在870℃～930℃的温度范围内。

在本实施例中，所述vdmos的击穿电压为100v、导通电阻的范围为0.15ω，栅氧的厚度为800埃米，当然并不具体限定上述各项参数，均可根据实际情况来选择。

在本实施例中，由于高浓度的nplus区域受后续热过程影响较大，减小热过程增加沟道长度并同时能形成合理的离子扩散形貌，导通电阻也可以在可控范围，而且热过程控制相比离子注入更加稳定，如果降低干氧氧化的温度，栅氧生长需要更长的时间，工艺成本就会增加。所以采用温度较低的900℃湿氧氧化方式，通过湿氧氧化的方式生长的栅氧的氧化速度快。对于超过100埃米的厚栅氧来说，相比于干氧氧化，采用湿氧氧化的方式是更佳的选择。如图2所示(纵轴示出电流值，横轴示出电压值)，击穿电压大于130v，因此满足器件(vdmos)要求，而且一直到操作电压vdd＝100v都没有出现缓慢漏电，表现非常好，参考图1所示，采用干氧氧化的方式时，很明显出现了缓慢漏电的情况。同时，相比于干氧氧化，即使采用湿氧氧化的方式，也可控制栅氧厚度不变，所以器件阈值电压保持不变。

另外，采用湿氧氧化工艺对器件其他电性参数影响微小，解决漏电问题的同时vdmos的产品良率也获得大幅提升，满足量产要求，参考图5所示，采用干氧氧化工艺时vdmos的产品良率一般都在60％以下，但采用湿氧氧化工艺时产品良率一般都超过90％，可看出有明显提升。

本实施例提供的vdmos的栅氧生长方法采用湿氧氧化的方式来生长栅氧，可有效地控制vdmos沟道长度，并且控制vdmos源区离子再扩散和浓度分布，从而有效地解决了漏源端的漏电问题，大幅提升了产品良率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种VDMOS的栅氧生长方法，所述栅氧生长方法包括以下步骤：S1、在N型外延层中注入磷离子，以形成JFET区域；S2、在N型外延层中注入硼离子，以形成Pbody区域；S3、在Pbody区域中注入硼离子，以形成Pplus区域；S4、在Pbody区域中注入砷离子，以形成Nplus区域；S5、在N型外延层上采用湿氧氧化的方式生长栅氧。本发明提供的VDMOS的栅氧生长方法采用湿氧氧化的方式来生长栅氧，可有效地控制VDMOS沟道长度，并且控制VDMOS源区离子再扩散和浓度分布，从而有效地解决了漏源端的漏电问题，大幅提升了产品良率。

技术研发人员：刘龙平;周平华;刘建华
受保护的技术使用者：上海先进半导体制造股份有限公司
技术研发日：2017.05.18
技术公布日：2017.09.15