本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種終端結(jié)構(gòu)制造方法。

背景技術(shù)：

功率器件的耐壓能力主要取決于器件結(jié)構(gòu)中特定PN結(jié)的反偏擊穿電壓，而功率MOSFET為了得到一定的電流能力，通常由很多的元胞并聯(lián)組成。在器件反向耐壓時，由于元胞和元胞之間的橫向電場相互抵消，因此擊穿一般不會發(fā)生在元胞內(nèi)部。但是最外圍的元胞會由于電場集中而發(fā)生擊穿。因此就需要特定的結(jié)構(gòu)來降低電場從而提高擊穿電壓，這些特殊結(jié)構(gòu)稱之為終端結(jié)構(gòu)。

終端結(jié)構(gòu)大致可分為截斷型和延伸型兩大類，也有少數(shù)結(jié)構(gòu)是二者的結(jié)合。其中延伸型是在主結(jié)邊緣處設(shè)置一些延伸結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)將主結(jié)耗盡區(qū)向外擴展，從而起到降低其電場強度提高擊穿電壓的作用。目前常用的延伸型終端結(jié)構(gòu)主要包括：場板技術(shù)，場限環(huán)技術(shù)，結(jié)終端擴展(JTE)技術(shù)，橫向變摻雜技術(shù)(VLD)，以及降低表面電場(resurf)技術(shù)等。其中降低表面電場技術(shù)是在浮空的場限環(huán)之間增加一系列交替排列的更高摻雜的P/N相間的漂移區(qū)形成的。

具體如圖1A和圖1B所示，圖1A和圖1B分別為一種終端結(jié)構(gòu)的剖面示意圖和俯視示意圖，其中，1為外延層，2為場限環(huán)，3為第一漂移區(qū)，4為第二漂移區(qū)。從原理上講，該終端結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的原理和超結(jié)的原理類似，當(dāng)器件反偏時，位于相鄰的場限環(huán)2之間交替的重摻雜P/N漂移區(qū)3和4會互相耗盡，產(chǎn)生降低表面電場的效應(yīng)，從而將場限環(huán)區(qū)的電場變成矩形，降低表面電場峰值，從而大大提高了相鄰場限環(huán)之間的耐壓。采用這種結(jié)構(gòu)可以解決由于高壓器件中終端區(qū)面積過大和器件制作過程中引入的界面電荷所引起的雪崩耐量退化問題。

目前形成上述終端結(jié)構(gòu)一般需通過進行三次光刻三次注入才能形成， 工藝復(fù)雜，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種終端結(jié)構(gòu)制造方法，用于解決現(xiàn)有的終端結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜的問題。

本發(fā)明提供一種終端結(jié)構(gòu)制造方法，包括：在外延層表面上形成阻擋層，對所述阻擋層進行刻蝕，形成多個環(huán)形阻擋層；進行第一次離子注入并驅(qū)入，第一次離子注入的類型為第一導(dǎo)電類型，形成位于所述多個環(huán)形阻擋層下方的外延層表面內(nèi)的第一漂移區(qū)、以及位于相鄰所述第一漂移區(qū)之間的場限環(huán)；去除所述環(huán)形阻擋層，按照預(yù)設(shè)工藝，形成器件的柵極和體區(qū)；在器件表面形成光刻膠，去除位于預(yù)先定義的源區(qū)上方和位于所述第一漂移區(qū)上方的部分區(qū)域內(nèi)的所述光刻膠，進行第二次離子注入，第二次離子注入的類型為第二導(dǎo)電類型，形成所述器件的源區(qū)和與所述第一漂移區(qū)交替排布的第二漂移區(qū)，并去除剩余的所述光刻膠。

本發(fā)明提供的終端結(jié)構(gòu)制造方法，進行第一次離子注入并驅(qū)入后，形成自內(nèi)向外交替排布的環(huán)形場限環(huán)和環(huán)形的第一漂移區(qū)，形成器件的柵極和體區(qū)后，在形成器件的源區(qū)的同時，利用源區(qū)光刻同時定義第二漂移區(qū)，并通過進行第二次離子注入，形成源區(qū)和沿著環(huán)形與所述第一漂移區(qū)交替排布的第二漂移區(qū)，制造工藝簡單，成本低廉，可以有效降低終端區(qū)表面電場，從而提高終端區(qū)耐壓。

附圖說明

圖1A和圖1B分別為本發(fā)明實施例中終端結(jié)構(gòu)的剖面示意圖和俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的終端結(jié)構(gòu)制作方法的流程示意圖；

圖3A為本發(fā)明實施例中形成阻擋層之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3B和圖3C分別為本發(fā)明實施例中形成多個環(huán)形阻擋層之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖3D為本發(fā)明實施例中進行第一次離子注入并驅(qū)入之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3E為本發(fā)明實施例中去除環(huán)形阻擋層之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3F為本發(fā)明實施例中去除部分光刻膠之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖3G為本發(fā)明實施例中形成介質(zhì)層之后之后終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖4為器件的各區(qū)域位置示意圖。

附圖標記：

1-外延層； 2-場限環(huán)； 3-第一漂移區(qū)；

4-第二漂移區(qū)； 5-阻擋層； 6-光刻膠；

7-介質(zhì)層；

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。為了方便說明，放大或者縮小了不同層和區(qū)域的尺寸，所以圖中所示大小和比例并不一定代表實際尺寸，也不反映尺寸的比例關(guān)系。

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種終端結(jié)構(gòu)制作方法的流程示意圖，為了對本實施例中的方法進行清楚系統(tǒng)的描述，圖3A-圖3G為本實施例執(zhí)行過程中終端結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述方法包括以下步驟：

101、在外延層表面上形成阻擋層，對所述阻擋層進行刻蝕，形成多個環(huán)形阻擋層。

具體地，執(zhí)行101中形成阻擋層之后的所述終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖如圖3A所示，執(zhí)行101中形成多個環(huán)形阻擋層之后的所述終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖分別如圖3B和圖3C所示，其中，所述外延層用標號1表示，所述阻擋層用標號5表示。

在實際應(yīng)用中，所述外延層具體可以為在半導(dǎo)體襯底上生長的一層或多層半導(dǎo)體層。其中，所述半導(dǎo)體襯底可以為半導(dǎo)體元素，例如單晶硅、多晶硅或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以為混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。本實施例在此不對其進行限制。

實際應(yīng)用中，所述阻擋層具體可以為氧化硅層、氮化硅層或者氧化鋁層，用于作為后續(xù)形成第一漂移區(qū)的注入阻擋層?？蛇x的，可以通過熱氧化的方 式在所述外延層的表面上生長氧化硅層，以形成阻擋層。

具體的，所述阻擋層的厚度可以取決于第一漂移層的深度，可選的，為了提高終端結(jié)構(gòu)所要保護的器件的反向特性，所述阻擋層的厚度具體可以為500～1500埃。

所述外延層的導(dǎo)電類型可以根據(jù)實際的器件結(jié)構(gòu)確定，以VDMOS器件為例，所述外延層的導(dǎo)電類型可以為N型，本實施例在此不對其進行限制。

102、進行第一次離子注入并驅(qū)入，第一次離子注入的類型為第一導(dǎo)電類型，形成位于所述多個環(huán)形阻擋層下方的外延層表面內(nèi)的第一漂移區(qū)、以及位于相鄰所述第一漂移區(qū)之間的場限環(huán)。

具體地，執(zhí)行102之后的所述終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖如圖3D所示，其中，所述場限環(huán)用標號2表示，所述第一漂移區(qū)用標號3表示。

所述第一導(dǎo)電類型同樣可以根據(jù)實際的器件結(jié)構(gòu)確定，仍以VDMOS器件為例，所述第一導(dǎo)電類型可以為P型，相應(yīng)的，第二導(dǎo)電類型為N型。

其中，第一次離子注入的參數(shù)可以根據(jù)實際器件的結(jié)構(gòu)和需要確定。具體的，為了更加有效地降低器件的表面電場，以提高器件的耐壓特性，102中進行第一次離子注入，具體可以包括：

進行第一次離子注入，且注入的離子為硼離子，注入的能量為100～140千電子伏(KeV)，注入的劑量為8×10¹⁴～6×10¹⁵/平方厘米。

優(yōu)選的，所述第一次離子注入的能量為120千電子伏，注入的劑量為3×10¹⁵/平方厘米。

具體的，驅(qū)入的參數(shù)可以根據(jù)實際器件的結(jié)構(gòu)以及場限環(huán)的深度確定，具體的，同樣為了進一步提高器件的耐壓特性，102中驅(qū)入的溫度為1100～1200攝氏度，驅(qū)入的時間為120～240分鐘。優(yōu)選的，驅(qū)入的溫度可以為1150攝氏度。

具體的，由于在相鄰的場限環(huán)之間存在阻擋層，因此場限環(huán)的注入深度大于第一漂移區(qū)的深度。也就是說，通過位于相鄰場限環(huán)之間的阻擋層，在相鄰的場環(huán)區(qū)之間形成了淺結(jié)，即第一漂移區(qū)。后續(xù)的，在離子注入后，完成熱驅(qū)入過程。

103、去除所述環(huán)形阻擋層，按照預(yù)設(shè)工藝，形成器件的柵極和體區(qū)。

具體地，執(zhí)行103中去除所述環(huán)形阻擋層之后的所述終端結(jié)構(gòu)的俯視結(jié) 構(gòu)圖如圖3E所示。

實際應(yīng)用中，根據(jù)實際的器件結(jié)構(gòu)，可以通過多種方式形成所述器件的柵極和體區(qū)。

104、在器件表面形成光刻膠，去除位于預(yù)先定義的源區(qū)上方和位于所述第一漂移區(qū)上方的部分區(qū)域內(nèi)的所述光刻膠，進行第二次離子注入，第二次離子注入的類型為第二導(dǎo)電類型，形成所述器件的源區(qū)和與所述第一漂移區(qū)交替排布的第二漂移區(qū)，并去除剩余的所述光刻膠。

其中，第二次離子注入的參數(shù)同樣可以根據(jù)實際器件的結(jié)構(gòu)和需要確定。具體的，為了更加有效地降低器件的表面電場，以提高器件的耐壓特性，可選的，104中所述第二次離子可以注入磷離子，相應(yīng)的，104中所述進行第二次離子注入，具體可以包括：

進行第二次離子注入，且注入的離子為磷離子，注入的能量為60～90千電子伏，注入的劑量為5×10¹⁵～1×10¹⁶/平方厘米。

再可選的，104中所述第二次離子還可以注入砷離子，相應(yīng)的，104中所述進行第二次離子注入，具體可以包括：

進行第二次離子注入，且注入的離子為砷離子，注入的能量為100～140千電子伏，注入的劑量為5×10¹⁵～1×10¹⁶/平方厘米。

優(yōu)選的，所述第二次離子注入的能量為120千電子伏。

具體的，通過執(zhí)行步驟104，在器件源區(qū)的制作過程中，利用源極光刻的步驟，同時將環(huán)形的所述第一漂移區(qū)的一部分表面使用光刻膠阻擋，并進行離子注入，從而在第一漂移區(qū)內(nèi)的部分區(qū)域注入第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，形成沿環(huán)形交替排布的第一漂移區(qū)和第二漂移區(qū)。后續(xù)的，在離子注入后完成去膠，從而形成帶交替排布的P/N漂移區(qū)的終端結(jié)構(gòu)，降低表面電場，提高器件特性。

具體的，執(zhí)行104中去除部分光刻膠之后的所述終端結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)圖如圖3F所示，其中，所述光刻膠用標號6表示；執(zhí)行104中去除剩余的所述光刻膠之后的所述終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖和俯視結(jié)構(gòu)圖分別如圖1A和圖1B所示，其中，所述第二漂移區(qū)用標號4表示。

在實際應(yīng)用中，后續(xù)的，所述方法還包括：形成覆蓋所述終端結(jié)構(gòu)表面的介質(zhì)層、以及圍繞所述終端結(jié)構(gòu)外圍的截止環(huán)。

具體的，形成所述介質(zhì)層之后的所述終端結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖如圖3G所示，其中，所述介質(zhì)層用標號7表示。

需要說明的是，本實施例涉及的制造方法是指功率器件的終端結(jié)構(gòu)，即分壓區(qū)域的制造方法，其余區(qū)域的制造方法不做限制。具體的，器件的各區(qū)域位置示意圖如圖4所示。

本實施例提供的終端結(jié)構(gòu)制造方法，進行第一次離子注入并驅(qū)入后，形成自內(nèi)向外交替排布的環(huán)形場限環(huán)和環(huán)形的第一漂移區(qū)，形成器件的柵極和體區(qū)后，在形成器件的源區(qū)的同時，利用源區(qū)光刻同時定義第二漂移區(qū)，并通過進行第二次離子注入，形成源區(qū)和沿著環(huán)形與所述第一漂移區(qū)交替排布的第二漂移區(qū)，制造工藝簡單，成本低廉，可以有效降低終端區(qū)表面電場，減少工藝成本，從而提高器件耐壓。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。