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，涉及一种功率器件的制备方法和一种功率器件。

背景技术：

功率器件是电力电子系统进行能量控制和转换的基本电子元器件，电力电子技术的不断发展为半导体功率开拓了广泛的应用领域，而半导体功率器件的可控制特性决定了电力电子系统的效率，体积和重量，第一只工业用普通晶闸管是1957年由美国通用电气公司研制的，它标志着现代电力电子技术的诞生，从此以功率变换器为核心的电力电子变换装置几乎应用于现代工业的各个领域。自从垂直双扩散晶体管的功率器件诞生以来，电子电力得到了迅速发展，由于其独特的高输入阻抗，低驱动功率，高开关速度，优越的频率特性以及很好的热稳定性等特点，广泛地应用于开关电源，汽车电子，马达驱动，高频振荡器等各个领域。

功率器件(如垂直双扩散晶体管)具有很多独特的电性参数，如开启电压，导通电阻，击穿电压等，这些电性参数衡量了功率器件的特性以及应用领域，在相关技术中制备功率器件的源区时一般需要需4-5张光刻版，工艺复杂，成本较高，给量产带来了很大的困难。

因此，如何在制备功率器件的源区时减少使用光刻版的数量，从而简化源区的制备工艺，进而降低功率器件的生产成本，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，提出了一种新的功率器件的制备方案，可以减少使用光刻版的数量，从而简化源区的制备工艺，进而降低功率器件的生产成本。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种功率器件的制备方法，包括：制备具有栅极氧化层的衬底结构，其中，所述衬底结构包括外延层；在所述栅极氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行图形化处理，以暴露出所述栅极氧化层；通过暴露出的所述栅极氧化层在所述外延层中形成体区；在所述多晶硅层的表面形成介质层氧化层；对暴露出的所述栅极氧化层进行刻蚀，以暴露出所述体区；形成与所述介质层氧化层的侧壁以及所述栅极氧化层接触的多晶侧墙；将所述多晶侧墙中的杂质扩散至所述体区中，以形成与所述多晶侧墙接触的源区，并将所述多晶侧墙作为所述功率器件的源极，以完成所述功率器件的制备。

在该技术方案中，通过在多晶硅层的表面形成介质层氧化层，避免了使用光刻版对介质层氧化层进行图形化处理，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进而降低了功率器件的生产成本，另外，通过将多晶侧墙中的杂质扩散至体区中形成源区，避免了使用光刻版形成源区，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进一步地降低了功率器件的生产成本，有利于功率器件的大规模的制备。

在上述技术方案中，优选地，在所述形成与所述多晶侧墙接触的源区之后，包括以下具体步骤：在形成所述源区的衬底结构上形成金属层，以覆盖所述介质层氧化层、所述多晶侧墙和所述体区。

在该技术方案中，通过在形成源区的衬底结构上形成金属层，完了功率器件的基本结构的制备，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，在形成所述金属层之后，包括以下具体步骤：对所述金属层进行图形化处理，形成沟槽，以完成所述功率器件的制备。

在该技术方案中，通过对金属层进行图形化处理完成了功率器件的制备，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，所述形成与所述介质层氧化层的侧壁以及所述栅极氧化层接触的多晶侧墙，包括以下具体步骤：在所述介质层氧化层的表面和暴露出的所述体区上形成掺杂多晶层。

在该技术方案中，通过在介质层氧化层的表面和暴露出的体区上形成 掺杂多晶层，完成了功率器件的基本结构的制备，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，在形成所述掺杂多晶层之后，包括以下具体步骤：对所述掺杂多晶层进行刻蚀，以形成与所述介质层氧化层的侧壁以及所述栅极氧化层接触的所述多晶侧墙。

在该技术方案中，通过形成与介质层氧化层的侧壁以及栅极氧化层接触的多晶侧墙，完成了功率器件的基本结构的制备，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，所述制备具有栅极氧化层的衬底结构，包括以下具体步骤：在衬底上形成所述外延层；在所述外延层上形成所述栅极氧化层，以制备出具有所述栅极氧化层的所述衬底结构。

在该技术方案中，通过形成衬底结构，完成了功率器件的基本结构的制备，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，所述在所述多晶硅层的表面形成介质层氧化层，包括以下具体步骤：通过热氧化方式在所述多晶硅层的表面形成所述介质层氧化层。

在该技术方案中，通过热氧化方式在多晶硅层的表面形成介质层氧化层，不仅完成了功率器件的基本结构的制备，保证了制备功率器件的可靠性，还避免了使用光刻版对介质层氧化层进行图形化处理，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进而降低了功率器件的生产成本，另外，在形成介质层氧化层的过程中会消耗一定量的多晶硅层，同时在暴露出的栅极氧化层上也会形成一层较薄的介质层氧化层，因此，在刻蚀掉暴露出的栅极氧化层的同时，对暴露出的栅极氧化层上的较薄的介质层氧化层进行刻蚀，从而完成功率器件的基本结构的制备，进而保证功率器件的可靠性。

本发明的另一方面提出了一种功率器件，采用上述技术方案中任一项所述的功率器件的制备方法制备而成。

在上述技术方案中，优选地，所述栅极氧化层的厚度处于100埃至1500埃之间。

在该技术方案中，栅极氧化层的厚度处于100埃至1500埃之间，优选 地，栅极氧化层的厚度为800埃，当然，栅极氧化层的厚度可以根据功率器件的实际需求而定。

在上述技术方案中，优选地，所述多晶硅层的厚度处于3000埃至8000埃之间。

在该技术方案中，多晶硅层的厚度处于3000埃至8000埃之间，优选地，多晶硅层的厚度为6000埃。

通过本发明的技术方案，在制备功率器件的源区时通过在多晶硅层的表面形成介质层氧化层以及将多晶侧墙中的杂质扩散至体区中形成源区，可以减少使用光刻版的数量，从而简化源区的制备工艺，进而降低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功率器件的制备方法，包括：

步骤102，制备具有栅极氧化层的衬底结构，其中，所述衬底结构包括外延层；

步骤104，在所述栅极氧化层上形成多晶硅层，对所述多晶硅层进行图形化处理，以暴露出所述栅极氧化层；

步骤106，通过暴露出的所述栅极氧化层在所述外延层中形成体区；

步骤108，在所述多晶硅层的表面形成介质层氧化层；

步骤110，对暴露出的所述栅极氧化层进行刻蚀，以暴露出所述体区；

步骤112，形成与所述介质层氧化层的侧壁以及所述栅极氧化层接触的多晶侧墙；

步骤114，将所述多晶侧墙中的杂质扩散至所述体区中，以形成与所述多晶侧墙接触的源区，并将所述多晶侧墙作为所述功率器件的源极，以完成所述功率器件的制备。

在该技术方案中，通过在多晶硅层的表面形成介质层氧化层，避免了使用光刻版对介质层氧化层进行图形化处理，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进而降低了功率器件的生产成本，另外，通过将多晶侧墙中的杂质扩散至体区中形成源区，避免了使用光刻版形成源区，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进一步地降低了功率器件的生产成本。

在上述技术方案中，优选地，在所述步骤114之后，包括以下具体步骤：

步骤116，在形成所述源区的衬底结构上形成金属层，以覆盖所述介质层氧化层、所述多晶侧墙和所述体区。

在该技术方案中，通过在形成源区的衬底结构上形成金属层，完了功率器件的基本结构的制备，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，在所述步骤116之后，包括以下具体步骤：

步骤118，对所述金属层进行图形化处理，形成沟槽，以完成所述功率器件的制备。

在该技术方案中，通过对金属层进行图形化处理完成了功率器件的制备，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，所述步骤112包括以下具体步骤：

步骤1121，在所述介质层氧化层的表面和暴露出的所述体区上形成掺 杂多晶层。

在该技术方案中，通过在介质层氧化层的表面和暴露出的体区上形成掺杂多晶层，完成了功率器件的基本结构的制备，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，在所述步骤1121之后，包括以下具体步骤：

步骤1122，对所述掺杂多晶层进行刻蚀，以形成与所述介质层氧化层的侧壁以及所述栅极氧化层接触的所述多晶侧墙。

在该技术方案中，通过形成与介质层氧化层的侧壁以及栅极氧化层接触的多晶侧墙，完成了功率器件的基本结构的制备，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，所述步骤102，包括以下具体步骤：

步骤1021，在衬底上形成所述外延层；

步骤1022，在所述外延层上形成所述栅极氧化层，以制备出具有所述栅极氧化层的所述衬底结构。

在该技术方案中，通过形成衬底结构，完成了功率器件的基本结构的制备，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，所述步骤108包括以下具体步骤：

步骤1081，通过热氧化方式在所述多晶硅层的表面形成所述介质层氧化层。

在该技术方案中，通过热氧化方式在多晶硅层的表面形成介质层氧化层，不仅完成了功率器件的基本结构的制备，保证了制备功率器件的可靠性，还避免了使用光刻版对介质层氧化层进行图形化处理，从而简化了功率器件的源区的制备工艺，进而降低了功率器件的生产成本，另外，在形成介质层氧化层的过程中会消耗一定量的多晶硅层，同时在暴露出的栅极氧化层上也会形成一层较薄的介质层氧化层，因此，在刻蚀掉暴露出的栅极氧化层的同时，对暴露出的栅极氧化层上的较薄的介质层氧化层进行刻蚀，从而完成功率器件的基本结构的制备，进而保证功率器件的可靠性。

本发明的另一方面提出了一种功率器件，采用上述技术方案中任一项 所述的功率器件的制备方法制备而成。

在上述技术方案中，优选地，所述栅极氧化层的厚度处于100埃至1500埃之间。

在该技术方案中，栅极氧化层的厚度处于100埃至1500埃之间，优选地，栅极氧化层的厚度为800埃，当然，栅极氧化层的厚度可以根据功率器件的实际需求而定。

在上述技术方案中，优选地，所述多晶硅层的厚度处于3000埃至8000埃之间。

在该技术方案中，多晶硅层的厚度处于3000埃至8000埃之间，优选地，多晶硅层的厚度为6000埃。

图2至图9示出了根据本发明的一个实施例的功率器件的制备方法的原理示意图。

下面将结合图2至图9详细说明本发明的一个实施例的功率器件的制备方法，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：

11栅极氧化层，12外延层，13多晶硅层，14体区，15介质层氧化层，16多晶侧墙，17源区，18金属层，19沟槽，20掺杂多晶层，21衬底。

如图2所示，形成栅极氧化层11和多晶硅层13，包括以下具体步骤：在衬底21上形成外延层12，在外延层12上形成栅极氧化层11(制备具有栅极氧化层11的衬底结构)，在栅极氧化层11上形成多晶硅层13，其中，栅极氧化层11厚度处于100埃至1500埃之间，多晶硅层13的厚度处于3000埃至8000埃之间，优选地，栅极氧化层11厚度为800埃，多晶硅层13的厚度为6000埃。

如图3所示，形成体区14，包括以下具体步骤：对多晶硅层13进行图形化处理，以暴露出栅极氧化层11，通过暴露出的栅极氧化层11在外延层12中完成体区14注入与驱入，以形成体区14。

如图4所示，形成介质层氧化层15，包括以下具体步骤：通过热氧化方式在多晶硅层13的表面形成介质层氧化层15，优选地，介质层氧化层15的厚度为3000埃，另外，在此过程中会消耗一定量的多晶硅层13，即氧化后多晶硅层13的厚度通常为2500埃左右，且在氧化的过程中暴露出 的栅极氧化层11上也会有一层较薄的介质层氧化层15，栅极氧化层11的介质层氧化层15的厚度通常为1300埃左右。

如图5所示，去除栅极氧化层11，包括以下具体步骤：对暴露出的栅极氧化层11进行刻蚀，以暴露出体区14，同时去除暴露出的栅极氧化层11上的较薄的介质层氧化层15。

如图6所示，形成掺杂多晶层20，包括以下具体步骤：在介质层氧化层15的表面和暴露出的体区14上形成掺杂多晶层20。

如图7所示，形成多晶侧墙16，包括以下具体步骤：对掺杂多晶层20进行刻蚀，以形成多晶侧墙16，其中，多晶侧墙16为与介质层氧化层15的侧壁接触的和栅极氧化层11接触的掺杂多晶层20。

如图8所示，形成源区17，包括以下具体步骤：将多晶侧墙16中的杂质扩散至体区14中以形成源区17，并将与源区17接触的掺杂多晶层20作为源极。

如图9所示，形成金属层18，包括以下具体步骤：在形成源区17的衬底结构上形成金属层18，以覆盖介质层氧化层15、多晶侧墙16和体区14，并对金属层18进行图形化处理，形成沟槽19，以完成所述功率器件的制备。

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减少在制备功率器件的源区时使用光刻版的数量，从而简化源区的制备工艺，进而降低功率器件的生产成本的技术问题，因此，本发明提出了一种新的功率器件的制备方法和一种功率器件，在制备功率器件的源区时通过在多晶硅层的表面形成介质层氧化层以及将多晶侧墙中的杂质扩散至体区中形成源区，可以减少使用光刻版的数量，从而简化源区的制备工艺，进而降低功率器件的生产成本。

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。