自對準(zhǔn)溝槽型功率器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,涉及一種自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法和一種自對準(zhǔn)溝槽型功率器件。
【背景技術(shù)】
[0002]溝槽型功率器件的用途非常廣泛,其漏源兩極分別位于器件的兩側(cè),使電流在器件內(nèi)部垂直流通,增加了電流密度,改善了額定電流,單位面積內(nèi)的導(dǎo)通電阻也較小。
[0003]目前常用光刻工藝來形成溝槽型功率器件的有源區(qū)的源極金屬接觸,光刻工藝刻蝕的準(zhǔn)確率高,其缺陷密度也較低。然而,為了在相同的面積下集成更多的芯片,必須縮小相鄰溝槽的尺寸,此時,并聯(lián)的電阻越多,總導(dǎo)通電阻越小,因此,相鄰溝槽尺寸的縮小既可以起到降低總導(dǎo)通電阻的作用,又可以減小芯片面積,降低制造成本。然而,由于尺寸的縮小,對光刻精度的要求就更高,光刻機(jī)的成本本就十分昂貴,使用起來折舊速度很快,對光刻精度的要求就越高,購置光刻機(jī)的成本就更高,制作器件的耗時就會更長,不利于工業(yè)生產(chǎn)。
[0004]因此,如何在減小器件面積、降低導(dǎo)通電阻的同時提高溝槽密度、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率,成為目前亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明正是基于上述問題,提出了一種新的技術(shù)方案,可以在減小器件面積、降低導(dǎo)通電阻的同時提高溝槽密度、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。
[0006]有鑒于此,本發(fā)明提出了一種自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法,包括:在硅片表面通過離子注入的方式注入離子,以得到硅晶片;對所述硅晶片進(jìn)行高溫退火工藝,以在所述硅晶片內(nèi)部形成P型注入?yún)^(qū)域和N型注入?yún)^(qū)域;在所述硅晶片的表面依次制備第一氧化硅層、氧化鎂層和第二氧化硅層;在所述第二氧化硅層上生長掩膜材料,以形成掩膜圖形;對形成掩膜圖形的硅晶片進(jìn)行刻蝕,形成溝槽;采用酸性溶液去除所述形成掩膜圖形的硅晶片上的掩膜材料;在去除所述掩膜材料的硅晶片的表面制備多晶硅層,以使所述溝槽內(nèi)填充上所述多晶硅;使用干法刻蝕將已制備所述多晶硅的硅晶片表面的多晶硅去除;對去除所述多晶硅的硅晶片進(jìn)行熱氧化和干法刻蝕;對熱氧化和干法刻蝕后的硅晶片進(jìn)行注入,以形成源極接觸區(qū);在形成所述源極接觸區(qū)的硅晶片表面制備金屬層,并進(jìn)行退火。
[0007]在該技術(shù)方案中,使用自對準(zhǔn)方式取代光刻工藝,使得在制造高密度溝槽的溝槽型功率器件時,不必受光刻精度的限制,這樣,既能提高溝槽密度,減小器件面積,也能保證工藝簡潔,降低制造成本。
[0008]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,通過離子注入方式注入的離子包括:氫離子、氦離子、硼離子、砷離子和/或鋁離子。
[0009]在該技術(shù)方案中,在硅片表面通過離子注入的方式注入離子,可以是氫離子、氦離子、硼離子、砷離子、鋁離子中幾種離子的復(fù)合,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他離子的復(fù)合。
[0010]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述高溫退火工藝的溫度范圍為500°C至2000°C,持續(xù)時間為10分鐘至1000分鐘。
[0011]在該技術(shù)方案中,高溫退火工藝的溫度范圍可以取為500°C至2000°C中的任一值,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他值;持續(xù)時間可以是10分鐘至1000分鐘中的任一值,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他值。
[0012]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述掩膜材料包括光刻膠和介質(zhì)層。
[0013]在該技術(shù)方案中,掩膜材料可以是光刻膠和/或介質(zhì)層,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他材料。
[0014]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,對所述形成掩膜圖形的硅晶片進(jìn)行刻蝕時,刻蝕方法包括干法刻蝕和/或濕法刻蝕。
[0015]在該技術(shù)方案中,對硅晶片進(jìn)行刻蝕時,可以單獨(dú)使用干法刻蝕或濕法刻蝕,也可以兩種方法混合使用。
[0016]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述酸性溶液包括硫酸、鹽酸、硝酸和/或HF酸。
[0017]在該技術(shù)方案中,酸性溶液可以是硫酸、鹽酸、硝酸或HF酸中的一種或者幾種的混合,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他酸性溶液。
[0018]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述溝槽的溝槽深度為0.1um至10um。
[0019]在該技術(shù)方案中,溝槽的深度可以為0.1um至1um間的任一值,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他值。
[0020]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述第一氧化硅層、所述氧化鎂層、所述第二氧化硅層和/或所述多晶娃層的厚度為0.1um至10um。
[0021]在該技術(shù)方案中,第一氧化硅層、氧化鎂層、第二氧化硅層和/或多晶硅層的厚度可以是0.1um至1um間的任一值,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他值。
[0022]在上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述源極接觸區(qū)的接觸溝槽深度為0.1um至10um。
[0023]在該技術(shù)方案中,源極接觸區(qū)的接觸溝槽深度可以是0.1um至1um間的任一值,當(dāng)然,還可以是根據(jù)需要除此之外的其他值。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面,還提供了一種自對準(zhǔn)溝槽型功率器件,所述自對準(zhǔn)溝槽型功率器件由如上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法制作而成。
[0025]通過以上技術(shù)方案,用自對準(zhǔn)技術(shù)來形成器件有源區(qū)的源極金屬接觸,不需要使用光刻工藝,減少了工藝復(fù)雜性,由于沒有光刻工藝能力的限制,溝槽密度能夠大幅提高,減小了器件面積,降低了器件制造成本,降低了器件的導(dǎo)通電阻,提高了器件的性能和可靠性。
【附圖說明】
[0026]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法的流程圖;
[0027]圖2A至圖2M示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自對準(zhǔn)溝槽型功率器件制造過程中形成的硅晶片的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn),下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0029]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是,本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施,因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0030]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法的流程圖。
[0031]如圖1所示,本發(fā)明的實(shí)施例的自對準(zhǔn)溝槽型功率器件的制造方法,包括:
[0032]步驟102,如圖2A所示,在硅片202表面通過離子注入的方式注入離子,以得到硅曰 I=Ir曰曰斤;
[0033]步驟104,如圖2B所示,對硅晶片進(jìn)行高溫退火工藝,以在硅晶片內(nèi)部形成P型注入?yún)^(qū)域204和N型注入?yún)^(qū)域206 ;
[0034]步驟106,如圖2C所示,在硅晶片的表面依次制備第一氧化硅層208、氧化鎂層210和第二氧化硅層212 ;
[0035]步驟108,如圖2D所示,在第二氧化硅層212上生長掩膜材料,以形成掩膜圖形214 ;
[0036]步驟110,如圖2E所示,對形成掩膜圖形214的硅晶片進(jìn)行刻蝕,形成溝槽216 ;
[0037]步驟112,如圖2F所示,采用酸性溶液去除形成掩膜圖形214的硅晶片上的掩膜材料,去除掩膜材料的同時,去除第二氧化硅層212,然后進(jìn)行熱氧化,在溝槽內(nèi)壁形成氧化硅層218,溝槽216外由于有氧化鎂層210保護(hù),在熱氧化過程中不會形成氧化硅層;
[0038]步驟114,如圖2G所示,在去除掩膜材料的硅晶片的表面制備多晶硅層220,以使所述溝槽內(nèi)填充上多晶硅;
[0039]步驟116,如圖2H所示,使用干法刻蝕將已制備多晶硅的硅晶片表面的多晶硅去除,保留