一种vdmos器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种VDMOS器件的制作方法。
【背景技术】
[0002]VDMOS (Vertical Double Diffused Metal Oxide Semiconductor,垂直双扩散金属氧化物半导体)晶体管兼有双极晶体管和普通MOS (Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体)器件的优点，无论是开关应用还是线形应用，VDMOS都是理想的功率器件，VDMOS主要应用于电机调速、逆变器、不间断电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。VDMOS的制造过程为:首先，在重掺杂N+衬底上生长一层N型外延层；其次，由P型基区与N+源区的两次横向扩散结深之差形成沟道，这两个区域在离子注入过程中都是通过栅自对准工艺注入各自的掺杂杂质。
[0003]一般VDMOS器件是在硅基衬底的外延片上制造形成的，外延片的质量直接影响到VDMOS器件的电特性，由于在硅基衬底的制造过程中，不可避免会引入大量的缺陷以及晶格位错。对于半导体材料而言，位错是半导体材料中一种比较常见的缺陷，指原子的局部不规则排列，对半导体材料以及在其上制作的半导体器件的性能会产生严重影响。大量的位错会向上延伸至外延层中，这些外延层中的位错会成为后续在其上制作的VDMOS器件表面漏电以及体内击穿的主要原因。
[0004]因此，如何控制外延层内的缺陷及位错，成为提升VDMOS器件性能的一个非常重要的关键。
【发明内容】
[0005]为了解决现有外延层存在位错缺陷对VDMOS器件的电特性产生不利影响的技术问题，本发明提供了一种VDMOS器件的制作方法，包括:
[0006]在衬底的第一表面上形成保护层；
[0007]按照预设图形对所述保护层进行刻蚀形成窗口区域，得到与所述预设图形相应的保护层图形；
[0008]采用横向外延生长方式在所述保护层图形的上方区域和窗口区域形成外延层。
[0009]可选的，所述衬底为单晶硅，所述保护层为氧化硅或氮化硅。
[0010]可选的，所述按照预设图形对所述保护层进行刻蚀形成窗口区域，得到与所述预设图形相应的保护层图形包括:
[0011]在所述保护层上形成光刻胶，并利用具有所述预设图形的掩膜板对所述光刻胶进行曝光，形成与所述预设图形相应的光刻胶图形；
[0012]按照所述光刻胶图形对所述保护层进行刻蚀，得到与所述预设图形相应的保护层图形；
[0013]剥离所述保护层图形上方的光刻胶图形。
[0014]可选的，所述预设图形为:方形、圆形或菱形中的任意一种。
[0015]可选的，所述横向外延生长方式包括:
[0016]所述窗口区域的外延层生长方向为垂直于所述衬底向上；
[0017]所述保护层图形上方区域的外延层生长方向为平行于所述衬底，并以所述窗口区域为对称中心向相反的两个反向。
[0018]可选的，所述形成外延层之后，还包括:
[0019]采用外延生长方式或横向外延生长方式在所述外延层上重复形成多层外延层。
[0020]可选的，所述外延层的层数至少为I层，最多为5层。
[0021]可选的，在所述外延层上方依次形成栅极氧化层、多晶硅层、介质层以及第一金属层，并将所述多晶娃层作为VDMOS器件的栅极,将第一金属层作为VDMOS器件的源极。
[0022]可选的，在所述衬底的第二表面沉积第二金属层，刻蚀形成所述VDMOS器件的漏极。
[0023]可选的，所述形成VDMOS器件的漏极之前，还包括:
[0024]对所述衬底的第二表面进行背面减薄工艺，去掉所述衬底和所述保护层图形。
[0025]本发明提供的方法，首先在衬底上形成保护层图形，之后采用横向外延生长方式在保护层图形的上方区域和窗口区域形成外延层，利用保护层图形对外延生长方向进行控制，可以将衬底内的位错横向拉伸，由此生长的外延层的位错密度较衬底可以低2-3个数量级，能够大幅提闻外延层质量，进而提闻VDMOS器件的电性能。
【附图说明】
[0026]图1为本实施例提供的一种VDMOS器件的制作方法的步骤流程图；
[0027]图2为本实施例中步骤S20的步骤流程图；
[0028]图3为本实施例中在在硅衬底01上制作一层氧化硅02的示意图；
[0029]图4为本实施例中在氧化硅02上曝光形成光刻胶图形的示意图；
[0030]图5为本实施例中在硅衬底01上形成氧化硅图形的示意图；
[0031]图6为本实施例中横向外延生长的方向示意图；
[0032]图7为本实施例中形成外延层的示意图；
[0033]图8为本实施例中最后得到的VDMOS器件的示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0035]在传统的VDMOS器件外延片制作的基础上，本实施例采用横向外延的方式来生长外延层，并提供了一种VDMOS器件的制作方法，步骤流程如图1所示，包括以下步骤:
[0036]步骤S10、在衬底的第一表面上形成保护层。
[0037]步骤S20、按照预设图形对保护层进行刻蚀形成窗口区域，得到与预设图形相应的保护层图形。
[0038]步骤S30、采用横向外延生长方式在保护层图形的上方区域和窗口区域形成外延层。
[0039]在衬底上制作形成外延层的晶片就是外延片，不同的衬底材料需要不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线，外延层的厚度为微米级，一般在2?20 μ m之间，而衬底的厚度相对外延层的厚度要大一些，一般为几百ym。利用上述VDMOS器件的制作方法得到的外延层位错密度能够将第2-3个数量级，可以减小位错缺陷带来的不利影响，大幅提高外延层质量。
[0040]可选的，其中衬底可以为单晶硅，相应的保护层可以为氧化硅或氮化硅。
[0041]可选的，步骤S20按照预设图形对保护层进行刻蚀形成窗口区域，得到与预设图形相应的保护层图形，步骤流程如图2所示，包括以下步骤:
[0042]步骤S201、在保护层上形成光刻胶，并利用具有预设图形的掩膜板对光刻胶进行曝光，形成与预设图形相应的光刻胶图形。
[0043]步骤S202、按照光刻胶图形对保护层进行刻蚀，得到与预设图形相应的保护层图形。
[0044]步骤S203、剥离保护层图形上方的光刻胶图形。
[0045]可选的，横向外延生长(Lateral Epitaxy Overgrowth,简称LEO)技术是将生长的主要部分由纵向生长转为横向生长，使在横向过生长区缺陷向上延伸的趋势得到抑制，从而降低缺陷密度，横向外延生长方式包括:
[0046]窗口区域的外延层生长方向为垂直于衬底向上；
[0047]保护层图形上方区域的外延层生长方向为平行于衬底，并以窗口区域为对称中心向相反的两个反向。
[0048]可选的，利用横向外延生长形成外延层之后，还包括:
[0049]采用外延生长方式或横向外延生长方式在外延层上重复形成多层外延层。优选的，外延层的层数至少为I层，最多为5层，如果外延层只有一层，则需要采用横向外延生长方式进行生长；如果外延层不止一层，则至少第一层外延层需要采用横向外延生长方式进行生长，之后的外延层可以采用横向外延生长方式进行生长，也可以采用普通的生长方式。一般为了提高外延层质量，可在外延层I的基础上，继续采用横向外延的方法生长外延层2，外延层3……但是，外延层的层数并不是越多越好，根据多次试验得到的结果是的话，3层左右的外延层得到的外延层质量比较好，如果再继续生长，对于外延层缺陷和位错的减少就没那么明显了，而且超过5层之后，受到设备或环境的影响，继续生长还可能会使得外延层质量变差，因此一般外延层为I?5层,优选为3层。
[0050]可选的，形成外延层之后开始制作VDMOS器件，在外延层上方依次形成栅极氧化层、多晶硅层、介质层以及第一金属层，并将多晶硅层作为VDMOS器件的栅极，将第一金属层作为VDMOS器件的源极。
[0051]可选的，在衬底的第二表面沉积第二金属层，刻蚀形成VDMOS器件的漏极。
[0052]可选的，形成VDMOS器件的漏极之前，还包括:
[0053]对衬底的第二表面进行背面减薄工艺，去掉衬底和保护层图形，能够大幅度提升器件抗表面漏电和体内击穿的能力。通常的外延层在生长过程中会有很多的缺陷和位错，这种缺陷和位错会成为后