專利名稱：增加mos柵控制晶體管原胞密度的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種功率半導體分立器件的制作方法，尤其是涉及一種增 加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法。
技術背景目前在功率MOSFET、 IGBT、 MCT等功率器件的制作過程中，有源 區結構通常是在柵氧化層上淀積多晶硅，然后對多晶硅光刻，在刻蝕出的 窗口內注入第一種雜質離子，擴散形成第一種雜質層，再進行第二種雜質 的離子注入及擴散，淀積絕緣介質層，最后光刻源極孔或發射極孔。由于 源極孔或發射極孔是位于窗口的中間位置，源極孔或發射極孔與多晶硅之 間的距離受光刻套刻偏差的限制，源極孔或發射極孔孔口與多晶硅之間的 距離在1.5um以上。加之源極孔或發射極孔的尺寸又受到光刻條件限制， 因此源極孔或發射極孔的孔口寬度通常在2um以上，再加上兩次光刻工藝 窗口的偏差，使多晶硅之間的窗口間距實際上往往超過6um，造成有源區 單位面積內原胞數量減少，電流密度降低。 發明內容本發明的目的是提供一種能增加MOS柵控制晶體管有源區單位面積 內原胞數量的制作方法。本發明為達到上述目的的技術方案是 一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步驟進行，(1) 、柵氧化將清潔處理后的硅片進行柵氧化形成柵氧化層，厚度在200 A 2000 A;(2) 、多晶硅淀積在柵氧化層上淀積多晶硅層，厚度控制在2000A 10000 A;(3) 、離子摻雜對多晶硅jf進行摻雜形成導電層；(4) 、形成第一層絕緣介質層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質層，第一層絕緣介質層的厚度控制在4000A 15000A;
(5) 、光刻光刻和刻蝕第一層絕緣介質層和多晶硅層，形成窗口，窗口寬度控制在1.2um 4 um;(6) 、第一雜質離子注入和擴散將第一種雜質離子注入窗口內，高溫 擴散形成第一雜質層；(7) 、第二雜質離子注入和擴散將第二種雜質離子注入窗口內，高溫 擴散形成第二雜質層；(8) 、第二層絕緣介質層的淀積和回流在硅片表面淀積第二層絕緣介質層，第二層絕緣介質層的厚度控制在4000A 15000A，然后進行回流處理；(9) 、第二層絕緣介質層刻蝕各向異性刻蝕第二層絕緣介質層，形成 第二層絕緣介質側壁層；柳、源區硅刻蝕刻蝕第二雜質層形成源極孔或發射極孔，且源極孔或 發射極孔的深度超過第二種雜質層；(11)、金屬層淀積對硅片濺射或蒸發金屬層形成電極。 本發明在多晶硅淀積后生成第一層絕緣介質層，在多晶硅刻蝕后淀積 第二層絕緣介質層，通過第一層絕緣介質層對后續多晶硅上表面及源極金 屬或發射極金屬進行隔離，而第二層絕緣介質側壁層則對后續多晶硅側壁 及源極金屬或發射極金屬進行隔離，因此可直接通過刻蝕工藝形成源極孔 或發射極孔。本發明由于不需光刻源極孔或發射極孔，窗口寬度可以控制在1.2um 4um之間，有源區單位面積內可增加原胞的數量，使有源區單 位面積上的電流密度增加10%以上，因此在器件各項參數不變的情況下可 將管芯做的更小。本發明取消了源極孔或發射極孔光刻工藝，其尺寸不受 工藝精度的限制，也不受光刻套刻偏差的限制，工藝更簡單，可降低制作 成本。
具體實施方式
本發明增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，按以下步驟進行，(1) 、柵氧化將清潔處理后的硅片放入高溫爐內，在95CrC 105(TC 條件下進行柵氧化，形成柵氧化層，柵氧化層的厚度在500A 2000A。(2) 、多晶硅淀積將硅片放入淀積爐內，利用低壓化學汽相淀積(LPCVD)在柵氧化層上淀積多晶硅層，多晶硅層的厚度控制在2000A 10000 A，該厚度一般可控制在4200 A 7000 A，可根據器件的設計要求 確定多晶硅層的具體厚度。(3) 、離子摻雜將硅片放入擴散爐內，在9ocrc ioocrc對多晶硅層進行摻雜形成導電層。(4) 、形成第一層絕緣介質層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質層，絕緣介質層的厚度控制在4000A 15000A。該第一層絕緣介質層是將硅片放入高溫爐內，在95crc ii5crc下，對摻雜后的多晶硅層進行氧化形成氧化層，對后續多晶硅上表面及源極金屬或發射極金屬進行隔離，最好該氧化層的厚度在500A 10000A。本發明的第一層絕緣介質層還可以是先將硅片放入高溫爐內，在950r ii5crc下，對摻雜后的多晶硅層進行氧化形成氧化層，氧化層厚度在500 A 2000 A，再將硅片放入淀積爐內，用等離子增強化學汽相淀積 (PECVD)，在氧化層上淀積絕緣層，絕緣層的厚度在4000A 15000A, 最好在9000A 10000A，該絕緣層可采用常規磷硅玻璃或硼磷硅玻璃， 通過該氧化層能保證多晶硅層與絕緣層之間有良好的結合力。(5) 、光刻按常規工藝在第一層絕緣介質層涂覆光刻膠、掩膜、顯影、 刻蝕第一層絕緣介質層和多晶硅層，形成窗口，該窗口寬度控制在1.2um 4 um。(6) 、第一雜質離子注入和擴散將第一種雜質離子通過離子注入機注 入窗口內，該第一種雜質離子可采用硼離子或磷離子，當采用硼離子時其注入能量在30KeV 120KeV，注入劑量在5E12 5E14;若采用磷離子 時，其注入能量在30KeV 180KeV，注入劑量在5E12 5E14，然后在 10O(TC 125CTC進行擴散形成第一雜質層。(7) 、第二雜質離子注入和擴散將第二種雜質離子通過離子注入機注入 窗口內，該第二種雜質離子的類型與第一種雜質離子類型不同，可采用磷 離子或砷離子，或采用硼離子或二氟化硼離子等，再將硅片放入擴散爐內，在9ocrc iiocrc溫度下擴散形成第二雜質層。(8) 、第二層絕緣介質層淀積和回流將硅片放入淀積爐內，用等離子 增強化學汽相淀積(PECVD)，在硅片表面淀積第二層絕緣介質層，該第
二層絕緣介質層采用常規的磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，為達到回流處理時使 第二層絕緣介質層表面較為平坦，最好選用硼磷硅玻璃，第二層絕緣介質層厚度在4000 A 15000 A，最好在6000 A 10000 A;通過對第二層 絕緣介質層厚度的控制，即可阻擋可動電荷粘污，又能保證源極孔或發射 極孔刻蝕的精度，然后對第二層絕緣介質層進行回流處理。(9)、第二層絕緣介質層刻蝕用等離子刻蝕機各向異性刻蝕第二層絕 緣介質層，形成第二層絕緣介質側壁層，第二絕緣介質側壁層對后續多晶 硅側壁及源極金屬或發射極金屬進行隔離。卿、源區硅刻蝕用等離子刻蝕機刻蝕第二雜質層形成源極孔或發射 極孔，且源極孔或發射極孔的深度超過第二種雜質層。(11)、金屬層淀積對硅片濺射或蒸發金屬層形成電極。
權利要求
1、一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步驟進行，(1)、柵氧化將清潔處理后的硅片進行柵氧化形成柵氧化層，厚度在200～2000；(2)、多晶硅淀積在柵氧化層上淀積多晶硅層，厚度控制在2000～10000；(3)、離子摻雜對多晶硅層進行摻雜形成導電層；(4)、形成第一層絕緣介質層在摻雜后的多晶硅層表面形成第一層絕緣介質層，第一層絕緣介質層的厚度控制在4000～15000；(5)、光刻光刻和刻蝕第一層絕緣介質層和多晶硅層，形成窗口，窗口寬度控制在1.2um～4um；(6)、第一雜質離子注入和擴散將第一種雜質離子注入窗口內，高溫擴散形成第一雜質層；(7)、第二雜質離子注入和擴散將第二種雜質離子注入窗口內，高溫擴散形成第二雜質層；(8)、第二層絕緣介質層的淀積和回流在硅片表面淀積第二層絕緣介質層，第二層絕緣介質層的厚度控制在4000～15000，然后進行回流處理；(9)、第二層絕緣介質層刻蝕各向異性刻蝕第二層絕緣介質層，形成第二層絕緣介質側壁層；(10)、源區硅刻蝕刻蝕第二雜質層形成源極孔或發射極孔，且源極孔或發射極孔的深度超過第二種雜質層；(11)、金屬層淀積對硅片濺射或蒸發金屬層形成電極。
2、 根據權利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一層絕緣介質層是將硅片放入高溫爐內氧化形成的氧化層。
3、 根據權利要求2所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述的氧化層厚度在6000A 10000A。
4、 根據權利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一層絕緣介質層是先將硅片放入高溫爐內氧化形成氧化層，在此氧化層上面淀積絕緣層，氧化層的厚度在500 A 2000 A， 絕緣層的厚度在6000A 10000A。
5、 根據權利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述柵氧化層的厚度在500 A 1500 A。
6、 根據權利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述多晶硅層的厚度在4200A 7000A。
7、 根據權利要求1所述的增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述第二層絕緣介質層的厚度在6000A 10000A。
全文摘要
本發明涉及一種增加MOS柵控制晶體管原胞密度的制作方法，(1)柵氧化；(2)多晶硅淀積；(3)多晶硅摻雜形成導電層；(4)形成第一層絕緣介質層；(5)光刻、刻蝕第一層絕緣介質層和多晶硅層形成窗口，窗口寬度在1.2um～4um；(6)離子注入、擴散形成第一雜質層；(7)離子注入、擴散形成第二雜質層；(8)淀積第二層絕緣介質層，(9)刻蝕第二層絕緣介質層；(10)刻蝕第二雜質層形成源極孔或發射極孔；(11)金屬層淀積形成電極。本發明在有源區單位面積內能增加原胞數量，增加了有源區電流密度，在器件各項參數不變的情況下可將管芯做的更小。
文檔編號H01L21/336GK101118858SQ20071013091
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月31日 優先權日2007年8月31日
發明者劉利峰, 張景超, 趙善麒 申請人:江蘇宏微科技有限公司