金属氧化物功率器件的制备方法及功率器件与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种金属氧化物功率器件的制备方法和一种功率器件。

背景技术：

目前，金属氧化物功率器件被广泛应用于手机基站、广播电视和微波雷达等领域，金属氧化物功率器件为射频横向双扩散金属氧化物半导体时，与其配套应用的还有电容，这个电容一般称为匹配电容或者耦合电容，其作用是传送交流，隔离直流。在相关技术中，通常使用两种工艺分别制备金属氧化物功率单元和电容，再通过键合工艺等方法将所述电容和所述金属氧化物功率单元集成应用到集成电路中。但是，这种加工方法并不适合于趋向小型化的集成电路的发展，另外，键合工艺等方法也增加了制备过程的复杂度和制造成本。

因此，如何提高金属氧化物功率单元和电容的集成度，以及降低制备成本，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的金属氧化物功率器件的制备方案，以实现上述功率器件与电容的兼容，以及推进上述功率器件的批量生产和应用。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种金属氧化物功率器件的制备方法，包括：在衬底的正侧形成的金属氧化物功率单元的介质层上形成第一金属电极，同时，在所述衬底的正侧的预留区域的所述介质层上形成第二金属电极；在所述第二金属电极上形成平坦化的所述电容的介电层；对所述介电层进行图形化处理，以暴露与所述第一金属电极导通的第一接触孔和与所述第二金属电极导通的第二接触孔；通过所述第一接触孔形成与所 述第一金属电极导通的辅助金属电极，以形成所述金属氧化物功率单元的源极电极和漏极电极，以完成所述金属氧化物功率单元的制备过程；通过所述第二接触孔形成与所述第二金属电极导通的第三金属电极，以形成所述电容的下电极；在所述预留区域对应的介电层上形成第四金属电极，以形成所述电容的上电极，以完成金属氧化物功率器件的制备过程。

在该技术方案中，通过在预留区域上形成与金属氧化物功率单元配套使用的有电容，不仅提高了集成电路的集成度，还降低了生产功率器件的制造成本，具体地，该电容的作用是传送交流和隔离直流，在预留区域内形成电容，同时在非预留区域内形成金属氧化物功率单元，成功地将电容和金属氧化物功率单元制备在一个功率器件上，适用于大批量生产。

具体地，在形成金属氧化物功率单元后，在其上方形成介质层，以实现金属氧化物和待制备的电容之间的电隔离，继而在介质层上形成金属氧化物功率单元的金属电极和电容的下电极，而后形成介电层作为电容的功能层，同时，也是金属氧化物功率单元的附加隔离层，对介电层进行刻蚀，以实现金属氧化物功率单元的金属电极的引出和介电层的上电极的制备过程，在兼容了金属氧化物功率单元和电容的同时，没有增加功率器件的水平面积，提高了功率器件的集成度。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述第一金属电极之前，包括以下具体步骤：在所述衬底上形成外延层，并在所述衬底上确定所述预留区域。

在该技术方案中，通过在衬底上形成外延层，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述外延层之后，还包括以下具体步骤：在所述外延层内形成下沉区。

在该技术方案中，通过在外延层内形成下沉区，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述下沉区之后，还包括以下具体步骤：在形成所述下沉区的所述外延层上形成栅氧化层。

在该技术方案中，通过在形成下沉区的外延层上形成栅氧化层，完成 了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述栅氧化层之后，还包括以下具体步骤：在形成所述栅氧化层的所述外延层的内部依次形成体区、硅栅、源区、漏区和漂移区。

在该技术方案中，通过在形成栅氧化层的外延层的内部依次形成体区、硅栅、源区、漏区和漂移区，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述漂移区之后，包括以下具体步骤：在所述栅氧化层上形成所述介质层，以完成所述金属氧化物功率单元的制备。

在该技术方案中，通过在栅氧化层上形成介质层，完成了金属氧化物功率单元的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，形成所述介质层，包括以下具体步骤：通过旋涂工艺形成平坦化的所述介质层，其中，所述介质层包括硼元素和磷元素。

在该技术方案中，通过旋涂工艺形成平坦化的介质层，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在所述预留区域对应的介电层上形成第四金属电极之后，还包括以下具体步骤：在所述衬底的背侧依次进行减薄处理、注入处理和合金层制备处理，以完成所述金属氧化物功率器件的制备过程。

在该技术方案中，通过在衬底背侧进行减薄处理、注入处理和合金层制备处理，完成了金属氧化物功率器件的制备过程，从而有效地保证了功率器件的可靠性。

本发明的另一方面提出了一种功率器件，采用如上述任一项技术方案所述的金属氧化物功率器件的制备方法制备而成。

在该技术方案中，通过在预留区域上形成与金属氧化物功率单元配套使用的有电容，不仅提高了集成电路的集成度，还降低了生产功率器件的制造成本，具体地，该电容的作用是传送交流和隔离直流，在预留区域内 形成电容，同时在非预留区域内形成金属氧化物功率单元，成功地将电容和金属氧化物功率单元制备在一个功率器件上，适用于大批量生产。

在上述技术方案中，优选地，所述下电极的厚度处于0.5微米至1.5微米之间。所述上电极的厚度处于2微米至4微米之间。

通过本发明的技术方案，通过将电容和金属氧化物功率单元兼容地制备在一个功率器件上，从而不仅增大了功率器件的集成度，还降低了功率器件的生产成本。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的金属氧化物功率器件的制备方法的流程示意图；

图2至图9示出了根据本发明的一个实施例的金属氧化物功率器件的制备方法的原理示意图。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的金属氧化物功率器件的制备方法的流程示意图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的金属氧化物功率器件的制备方法，包括：步骤102，在衬底的正侧形成的金属氧化物功率单元的介质层上形成第一金属电极，同时，在所述衬底的正侧的预留区域的所述介质层上形成第二金属电极；步骤104，在所述第二金属电极上形成平坦化的所述电容的介电层；步骤106，对所述介电层进行图形化处理，以暴露与所述第一金属电极导通的第一接触孔和与所述第二金属电极导通的第二接 触孔；步骤108，通过所述第一接触孔形成与所述第一金属电极导通的辅助金属电极，以形成所述金属氧化物功率单元的源极电极和漏极电极，以完成所述金属氧化物功率单元的制备过程；步骤110，通过所述第二接触孔形成与所述第二金属电极导通的第三金属电极，以形成所述电容的下电极；步骤112，在所述预留区域对应的介电层上形成第四金属电极，以形成所述电容的上电极，以完成金属氧化物功率器件的制备过程。

在该技术方案中，通过在预留区域上形成与金属氧化物功率单元配套使用的有电容，不仅提高了集成电路的集成度，还降低了生产功率器件的制造成本，具体地，该电容的作用是传送交流和隔离直流，在预留区域内形成电容，同时在非预留区域内形成金属氧化物功率单元，成功地将电容和金属氧化物功率单元制备在一个功率器件上，适用于大批量生产。

具体地，在形成金属氧化物功率单元后，在其上方形成介质层，以实现金属氧化物和待制备的电容之间的电隔离，继而在介质层上形成金属氧化物功率单元的金属电极和电容的下电极，而后形成介电层作为电容的功能层，同时，也是金属氧化物功率单元的附加隔离层，对介电层进行刻蚀，以实现金属氧化物功率单元的金属电极的引出和介电层的上电极的制备过程，在兼容了金属氧化物功率单元和电容的同时，没有增加功率器件的水平面积，提高了功率器件的集成度。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述第一金属电极之前，包括以下具体步骤：步骤100A，在所述衬底上形成外延层，并在所述衬底上确定所述预留区域。

在该技术方案中，通过在衬底上形成外延层，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述外延层之后，还包括以下具体步骤：步骤100B，在所述外延层内形成下沉区。

在该技术方案中，通过在外延层内形成下沉区，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述下沉区之后，还包括以下具体步骤：步骤100C，在形成所述下沉区的所述外延层上形成栅氧化层。

在该技术方案中，通过在形成下沉区的外延层上形成栅氧化层，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述栅氧化层之后，还包括以下具体步骤：步骤100D，在形成所述栅氧化层的所述外延层的内部依次形成体区、硅栅、源区、漏区和漂移区。

在该技术方案中，通过在形成栅氧化层的外延层的内部依次形成体区、硅栅、源区、漏区和漂移区，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成所述漂移区之后，包括以下具体步骤：步骤100E，在所述栅氧化层上形成所述介质层，以完成所述金属氧化物功率单元的制备。

在该技术方案中，通过在栅氧化层上形成介质层，完成了金属氧化物功率单元的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，形成所述介质层，包括以下具体步骤：步骤100F，通过旋涂工艺形成平坦化的所述介质层，其中，所述介质层包括硼元素和磷元素。

在该技术方案中，通过旋涂工艺形成平坦化的介质层，完成了基本结构的制备，从而保证了制备功率器件的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在所述预留区域对应的介电层上形成第四金属电极之后，还包括以下具体步骤：步骤100G，在所述衬底的背侧依次进行减薄处理、注入处理和合金层制备处理，以完成所述金属氧化物功率器件的制备过程。

在该技术方案中，通过在衬底背侧进行减薄处理、注入处理和合金层制备处理，完成了金属氧化物功率器件的制备过程，从而有效地保证了功率器件的可靠性。

本发明的另一方面提出了一种功率器件，采用如上述任一项技术方案所述的金属氧化物功率器件的制备方法制备而成。

在该技术方案中，通过在预留区域上形成与金属氧化物功率单元配套使用的有电容，不仅提高了集成电路的集成度，还降低了生产功率器件的 制造成本，具体地，该电容的作用是传送交流和隔离直流，在预留区域内形成电容，同时在非预留区域内形成金属氧化物功率单元，成功地将电容和金属氧化物功率单元制备在一个功率器件上，适用于大批量生产。

在上述技术方案中，优选地，所述下电极的厚度处于0.5微米至1.5微米之间。所述上电极的厚度处于2微米至4微米之间。

下面将结合图2至图9详细说明本发明的一个实施例的金属氧化物功率器件的制备方法(该实施例以N型金属氧化物功率器件的制作方法为例，P型金属氧化物功率器件与N型金属氧化物功率器件的制作方法相通)，其中，图2至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

101衬底，102介质层，103第一金属电极，104第二金属电极，105介电层，106第一接触孔，107第二接触孔，108源极电极，109漏极电极，1010第三金属电极，1011第四金属电极，1012外延层，1013下沉区，1014栅氧化层，1015体区，1016硅栅，1017源区，1018漏区，1019漂移区。

如图2所示，形成外延层1012和下沉区1013，包括以下具体步骤：选择浓的P型衬底101(P-sub)，上面生长合适厚度和电阻率的P型外延层1012(P-epi)，然后定义P型下沉区1013(P-Sinker)，以及对P型下沉区1013(P-sinker)进行高温驱入，以便让P型下沉区1013(P-sinker)和浓的P型沉底(P-sub)相连接，P型下沉区1013的离子为硼离子，能量在120kev～180kev之间，剂量在1E15～1E16之间，高温驱入温度为1100度～1300度之间，时间为300分钟～600分钟。

如图3所示，形成栅氧化层1014、体区1015和硅栅1016，包括以下具体步骤：生长栅氧化层1014，厚度在100～500埃之间，然后沉积多晶硅层，厚度在2000～4000埃之间，之后，用光刻和刻蚀的方法，将多晶层的光罩版图案转移到硅片上，最终在硅片上硅栅1016，接着注入P型体区离子以形成P型体区(P-body)1015，并进行高温驱入，P型体区离子为硼(B)或者二伏氟化硼离子(BF₂)，能量在50～120kev之间，剂量在1E13～5E14之间，驱入温度为1000～1200度，时间为70～500分钟。

如图4所示，形成源区1017、漏区1018和漂移区1019，包括以下具 体步骤：用光刻和注入工艺，分别定义重掺杂N型区(N⁺)以作为源区1017和漏区1018，以及N型漂移区1019(N-drift)，图中左边的N型区(N⁺)为源区1017(Source)，右边的N型区(N⁺)为漏区1018(Drain)，源漏离子可以为磷(P)或者砷(As)，能量在50～120kev之间，剂量在1E15～1E16之间，且N型漂移区1019(N-drift)离子为磷(P)或者砷(As)，能量在50～100kev之间，剂量在1E12～1E14之间。

如图5所示，形成介质层102，包括以下具体步骤：沉积掺有硼和磷的介质层102(BPSG，Boro-Phospho-Silicon-Glass，硼磷硅玻璃)，然后定义孔区，用光刻工艺定义出孔的区域，用干法刻蚀工艺将孔下的含硼和磷的介质层102刻蚀掉，以利于后续的形成第一金属电极103和第二金属电极104。

如图6所示，形成第一金属电极103和第二金属电极104，包括以下具体步骤：在衬底101的正侧形成的金属氧化物功率单元的介质层102上形成第一金属电极103，同时，在衬底101的正侧的预留区域的介质层102上形成第二金属电极104，第一金属电极103和第二金属电极104一般是铝-硅-铜合金，厚度在0.5微米到1.5微米之间，进一步地，通过光刻和刻蚀工艺，在硅片上形成第一层金属的连线。

如图7所示，形成介电层105，包括以下具体步骤：沉积介电层105，该介电层105一般是氧化层，这层介电层105作为两层金属的隔离层的同时，也可用作电容的介电层105，其中，介电层105的厚度可以依据电容的大小，灵活的调整。

如图8所示，形成第一接触孔106和第二接触孔107，包括以下具体步骤：通过光刻和刻蚀工艺，形成与第一金属电极103导通的第一接触孔106和与第二金属电极104导通的第二接触孔107。

如图9所示，形成源极电极108、漏极电极109、第三金属电极1010和第四金属电极1011，包括以下具体步骤：沉积辅助金属电极和第三金属电极1010，一般是铝-硅-铜合金，厚度在102微米到104微米之间，进一步地，通过光刻和刻蚀工艺，在硅片上形成辅助金属电极中的源极电极108和漏极电极109与第三金属电极1010，并通过第三金属电极1010形 成电容的下电极，另外，在预留区域对应的介电层105上形成第四金属电极1011，以形成电容的上电极，从而形成MIM(Metal-Insulator-Metal，金属-绝缘层-金属)型电容。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中提出的如何提高金属氧化物功率单元和电容的集成度，以及降低制备成本的技术问题，因此，本发明提出了一种新的金属氧化物功率器件的制备方法和一种功率器件，通过将电容和金属氧化物功率单元兼容地制备在一个功率器件上，从而不仅增大了功率器件的集成度，还降低了功率器件的生产成本，最后达到对功率器件进行批量生产和应用的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。