一种高可靠性VDMOS功率器件的制作方法与流程

本发明涉及集成电路设计技术领域，特别涉及一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法。

背景技术：

功率器件的可靠性直接关系着整个功率模块的安全，尤其是在大功率状态下，能否正常使用突显其重要性。

在vdmos功率器件的制作工艺中，需要一个较浓电阻率的衬底材料片，在衬底材料片上进行硅外延所需的电阻率和厚度，完成后进行vdmos功率器件制作。器件制作工艺通常是要生成场氧(sio2)后，进行场氧腐蚀，完成有源区的隔离。在有源区上进行p型杂质注入，形成阱(pwell)、器件的沟道区域和耐压的隔离，进行n型杂质注入，形成源端接触(n+)，接着进行p型杂质的注入，形成体接触(p+)，然后进行栅氧氧化，淀积多晶，进行光刻腐蚀，形成栅控制端，最后把栅端和漏端通过金属连线引出，这样器件结构基本完成；其主要形成工艺流程如图1～8所示：

(1)如图1所示，在硅衬底1(如砷as)上生长外延硅层2；

(2)如图2所示，按照p阱光罩3的图形，形成p阱的图形；

(3)如图3所示，进行p型杂质注入，然后高温退火处理，形成p阱；

(4)如图4所示，分别进行源端和体接触端的光刻，按照n+/p+光罩的图形4，分别形成源端和体接触端的图形；

(5)如图5所示，按照p+光罩图形进行p型杂质注入，进行高温退火处理，形成p+体接触端；按照n+光罩图形进行n型杂质注入，进行高温退火处理，形成n+源端；

(6)如图6所示，淀积栅氧sio25生长和多晶硅6的；

(7)如图7所示，进行栅氧sio25和多晶硅6的光刻和腐蚀工艺，形成多晶栅端、源控制端；

(8)如图8所示，进行sio2介质层7的淀积和光刻，完成介质隔离，再进行金属8淀积和光刻，就可以把源端、体接触和栅端全部接出来，形成vdmos功率器件的完整结构。

目前主要通过以上工艺过程形成vdmos功率器件结构，由于制作工艺过程中，光刻工序不可避免的存在一定套刻偏差，因此在制作过程中，会导致漏电效应产生，无法满足电路应用高可靠性的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法，以解决目前工艺制作出的器件可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法，包括：

在硅衬底上生长外延硅层；

在所述外延硅层中形成体接触端和源端；

将所述接触端和所述源端接出；

在所述外延硅层中形成体接触端和源端包括：

在所述外延硅层上淀积遮蔽层；

设计p阱图形的光罩，进行腐蚀，去除多余的遮蔽层；

制作p阱；

在表面沉积二氧化硅层并对其腐蚀形成两侧三角结构；

制作体接触端和源端。

可选的，所述遮蔽层的材质为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅与氮化硅叠层，厚度为200～800nm。

可选的，制作p阱包括：

进行p型杂质注入，然后高温退火处理形成p阱；其中，

所述p型杂质包括b和bf2，注入剂量为5e12～5e13cm^-2，能量为50～80kev。

可选的，所述spacer层的材质为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅与氮化硅叠层，厚度为200～800nm。

可选的，制作体接触端和源端包括：

设计光罩版并进行光刻，所述光罩版包括p+光罩和n+光罩；

按照所述p+光罩的图形注入p型杂质，然后进行高温退火处理，形成p+体接触端；所述p型杂质包括b和bf2，剂量为5e14～5e15cm^-2，能量为50～100kev；

按照所述n+光罩的图形注入n型杂质，然后进行高温退火处理，形成n+源端；所述n型杂质包括p、as和in，剂量为5e14～1e16cm^-2，能量为50～80kev。

可选的，所述硅衬底的材质包括砷，其电阻率为0.002～0.004ω·cm；所述外延硅层的电阻率为3～24ohm，厚度为3～50μm。

可选的，将所述接触端和所述源端接出包括：

在形成体接触端和源端的外延硅层表面进行栅氧生长和多晶硅淀积；

对所述栅氧和所述多晶硅进行光刻和腐蚀，形成多晶栅控制端；

沉积和光刻腐蚀sio2介质层，完成隔离；然后进行金属的淀积和光刻腐蚀，形成金属连线；

最后进行钝化保护，形成vdmos功率器件的完整结构。

在本发明中提供了一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法，在硅衬底上生长外延硅层；在所述外延硅层上淀积遮蔽层；设计p阱图形的光罩，进行腐蚀，去除多余的遮蔽层；制作p阱；在表面沉积二氧化硅层并对其腐蚀形成两侧三角结构；制作体接触端和源端；将所述接触端和所述源端接出。

本发明具有以下有益效果：

(1)增加了功率vdmos器件的遮蔽层和二氧化硅层，实现了沟道有效尺寸的固定，从而减少了发生漏电概率。

(2)加工工艺简单，可控性强，具有很强的可操作性。

附图说明

图1是在硅衬底上生长外延硅层的示意图；

图2是第一次p阱光罩的示意图；

图3是根据p阱光罩进行注入退火后示意图；

图4是n+/p+光罩的示意图；

图5是形成体接触端和源端的示意图；

图6是栅氧氧化和多晶硅淀积示意图；

图7是形成多晶栅端和源控制端的示意图；

图8是金属光刻腐蚀后源端、栅端连线示意图；

图9是在硅衬底上生长外延硅层的示意图；

图10是淀积遮蔽层的示意图；

图11是第一次p阱光罩的示意图；

图12是根据p阱光罩进行腐蚀形成新遮蔽层结构的示意图；

图13是p阱注入完成退火后示意图；

图14是淀积二氧化硅层的示意图；

图15是腐蚀后二氧化硅层新结构示意图；

图16是n+/p+注入光罩示意图；

图17是形成体接触端和源端的示意图；

图18是栅氧氧化和多晶硅淀积示意图；

图19是栅氧氧化和多晶硅淀积光刻及腐蚀示意图；

图20是介质隔离氧化层淀积、孔光刻腐蚀和金属淀积光刻及腐蚀示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供了一种高可靠性vdmos功率器件的制作方法，首先在硅衬底上生长外延硅层；接着在所述外延硅层中形成体接触端和源端；最后将所述接触端和所述源端接出。

具体的，如图9所示，在硅衬底1上生长外延硅层2。所述硅衬底1为高能度低电阻率的硅衬底，其电阻率为0.002～0.004ω·cm，优选砷；生长出的外延硅层2的电阻率为3～24ohm，厚度为3～50μm。

在所述外延硅层2表面淀积一层遮蔽层9，该遮蔽层9的材质为二氧化硅、氮化或二氧化硅和氮化硅叠层，其厚度为200～800nm，如图10；

如图11根据器件要求完成用于p阱注入图形遮蔽层的光罩3，该光罩3被用作腐蚀所述遮蔽层9的选择；

请参阅图12，根据器件要求进行p阱的光刻，按照所述p阱图形的光罩3进行p阱的图形腐蚀，去除多余的遮蔽层9。接着如图13所示进行b、bf2等p型杂质注入，注入剂量为5e12～5e13cm^-2，能量为50～80kev；注入完成后进行高温退火处理，形成p阱。由于所述遮蔽层9阻挡，只在腐蚀的区域进行了注入，同时进行高温退火处理，形成p阱，后续把vdmos器件的源端和体接触端做在里面，同时起到与n型衬底pn结耐压作用；

如图14，在表面沉积二氧化硅层10，该二氧化硅层10可以为厚度是200～800nm的二氧化硅、氮化硅或二氧化硅与氮化硅叠层，用于器件在进行源端注入后，增加沟道长度，减小源漏之间漏电，降低了栅端调制效应，增加了器件的可靠性。

如图15，不需要光罩版，直接进行腐蚀形成两侧三角结构；

如图16，根据器件要求制作光罩版4，再进行光刻；其中，所述光罩版4包括图16中虚线框部分所示的p+光罩和阴影部分所示的n+光罩；

如图17，按照所述p+光罩(图16中虚线框部分)的图形注入p型杂质，然后进行高温退火处理，形成p+体接触端；所述p型杂质包括b和bf2，剂量为5e14～5e15cm^-2，能量为50～100kev；按照所述n+光罩(图16中阴影部分)的图形注入n型杂质，然后进行高温退火处理，形成n+源端；所述n型杂质包括p、as和in，剂量为5e14～1e16cm^-2，能量为50～80kev；

如图18，在形成p+体接触端和n+源端的外延硅层表面进行栅氧5生长和多晶硅6淀积；接着如图19，对所述栅氧5和所述多晶硅6进行光刻和腐蚀工艺，形成多晶栅控制端；

最后沉积和光刻腐蚀sio2介质层7，完成隔离；然后进行金属8的淀积和光刻腐蚀，形成金属连线，这样一个完整的器件基本形成，再进行钝化保护，形成vdmos功率器件的完整结构，如图20。

通过上述的制备方法形成的vdmos功率器件，采用增加功率vdmos器件的遮蔽层和二氧化硅层设计，使得功率vdmos的沟道尺寸被有效限定，降低由于光刻套刻偏差导致的沟道漏电，提升了功率vdmos的可靠性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。