专利名称：功率mos晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路器件的制造方法，尤其涉及一种功率MOS晶体管 内集成肖特基二极管的工艺方法。
背景技术：
在半导体集成电路中，现有的比较先进的功率MOS晶体管集成肖特基二极管的结 构如图1所示。功率MOS晶体管集成肖特基二极管，可以显著提高器件的交频特性。图1所示的 现有的较先进的功率MOS晶体管集成肖特基二极管结构，通过接触孔注入在接触孔沟槽底 部形成了肖特基二极管，其工艺过程需要一道光刻层在Body注入时阻挡接触孔区域，在接 触孔沟槽形成过程需要两次刻蚀，该工艺明显具有以下缺点(I)Body注入时需要光刻层阻挡接触孔区域，增加了光刻与工艺；(2)形成肖特基区域时的接触孔沟槽刻蚀需分成两步进行。可见现有的较先进的工艺方法虽然能在功率MOS晶体管接触孔底部形成肖特基 区域，但是仍存在工艺流程不够优化，成本较高等缺点，限制了它的市场前景。如何减少光 刻层，减少工艺步骤，降低成本，便是本发明所要达到的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工 艺方法，本发明在现有的功率MOS晶体管集成肖特基二极管的工艺基础上进一步改进，减 少了光刻层，简化了工艺流程，降低了产品成本。为解决上述技术问题，本发明提供一种功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工 艺方法，包括如下步骤(1)在已做完栅极二氧化硅阻挡层刻蚀的基片上依次进行Body注入、去光阻及 Body推进；(2)栅极沟道刻蚀，形成栅极；(3)源注入及源区推进；(4)接触孔刻蚀；(5)第一次接触孔注入；(6)接触孔沟槽刻蚀；(7)第二次接触孔注入；(8)后续工艺包括依次进行金属淀积、曝光和刻蚀。和现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明在现有的功率MOS晶体管集 成肖特基二极管的工艺基础上，通过新的Body注入与接触孔注入工艺，删除了 Body注入光 刻层，减少了一道接触孔沟槽刻蚀，同样实现了现有工艺的器件功能，做到了接触孔底部集 成肖特基二极管，实现在每个MOS晶体管单元内集成肖特基二极管。在具体工艺的实现上，没有增加复杂的工艺过程，降低了产品成本。
图1是现有的功率MOS晶体管集成肖特基二极管的结构示意图；图2是本发明功率MOS晶体管集成肖特基二极管的结构示意图；图3 图6是本发明功率MOS晶体管器件的工艺实现方法示意图；图3是二氧化硅阻挡层刻蚀后，Body注入，去光阻，推进的示意图；图4是栅极沟道刻蚀，栅极形成，源区注入，推进的示意图；图5是接触孔曝光，刻蚀，第一次接触孔注入的示意图；图6是接触孔沟槽刻蚀，去光阻，第二次接触孔注入，快速热退火的示意图；图7是本发明方法的工艺流程图。其中，1为硅衬底，2为二氧化硅阻挡层，3为Body区，4为源区，5为沟道型栅极，6 为接触孔隔离层，7为第一次接触孔注入，8为第二次接触孔注入，9为接触孔沟槽。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明所提及的功率MOS晶体管器件，在原有结构的基础上，通过新的Body注入 与接触孔注入工艺，减少了 Body光刻层与一道接触孔沟槽刻蚀，同样在MOS晶体管的接触 孔底部形成了肖特基二极管。如图3-图7所示，本发明的具体工艺实现流程如下(1)在已做完栅极二氧化硅阻挡层2刻蚀的基片(硅衬底1)上进行Body注入，去 除光阻，热扩散Body推进，形成Body区3，见图3;该步骤中根据不同的阈值电压要求，Body 注入的能量为120KeV-240KeV,剂量为0. 8-2. 4E13，角度为0-15度，推进的时间为30-100 分钟，温度在1000-1150摄氏度；Body区的形成在确保MOS晶体管器件沟道形成的同时，还 需确保接触孔沟槽侧壁与Body区接触，并确保Body区不会扩散至接触孔沟槽底部区域；(2)栅极沟道刻蚀，深度为1. 0至2. Oum (微米)，形成沟道型栅极5;(3)源注入，能量50-80KeV，剂量1.0-8. 0E15，源区4推进温度在900-950摄氏度， 时间为30-60分钟，见图4 ；(4)接触孔隔离层6刻蚀(接触孔曝光、刻蚀至外延层表面，外延层过刻蚀 100-500 埃)；(5)第一次接触孔注入7，见图5 ；该第一次大剂量接触孔注入应确保接触孔侧壁 形成欧姆接触，注入剂量为1. 0-5. 0E15的B+离子；(6)接触孔沟槽9刻蚀，接触孔沟槽9的深度为4000-7000埃，去除光阻；(7)第二次接触孔注入8，快速热退火，见图6。第二次小剂量接触孔注入在接触 孔沟槽双侧并接近底部，需确保没有注入在沟槽底部，形成肖特基接触。该第二次接触孔注 入的能量为20-60KeV，剂量为0. 3-1. 2E13的B+离子，注入角度根据接触孔深宽比从30-60
度调整。(8)后续工艺与传统功率MOS晶体管器件制程工艺完全一致，包括依次进行金属 淀积、曝光、刻蚀。最终形成的功率MOS晶体管集成肖特基二极管结构如图2所示。比较图1、图2可以明显地看出，改进后的工艺其结构与图1相比接触孔沟槽更加平滑，有利于后续的金属 淀积，两次接触孔注入区域有些不同，其余结构完全一致，实现了与现有工艺同样的器件功 能，却节省了一层光刻与一道接触孔沟槽刻蚀，简化了工艺流程。
权利要求
1.一种功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于包括如下步骤(1)在已做完栅极二氧化硅阻挡层刻蚀的基片上依次进行Body注入、去光阻及Body推进；(2)栅极沟道刻蚀，形成栅极；(3)源注入及源区推进；(4)接触孔刻蚀；(5)第一次接触孔注入；(6)接触孔沟槽刻蚀；(7)第二次接触孔注入；(8)后续工艺包括依次进行金属淀积、曝光和刻蚀。
2.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于 步骤(1)中，根据不同的阈值电压要求，所述Body注入的能量为120KeV-240KeV，剂量为0.8-2. 4E13，角度为0-15度，Body推进的时间为30-100分钟，温度为1000-1150摄氏度。
3.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于 步骤O)中，所述栅极沟道刻蚀的深度为1. 0至2. 0微米。
4.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于 步骤(3)中，所述源注入的能量为50-80KeV，剂量为1. 0-8. 0E15，所述源区推进的温度在 900-950摄氏度，时间为30-60分钟。
5.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在 于步骤中，所述接触孔刻蚀具体为接触孔曝光、刻蚀至外延层表面，外延层过刻蚀 100-500埃，形成接触孔隔离层。
6.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征 在于步骤(5)中，所述第一次接触孔注入应确保接触孔侧壁形成欧姆接触，注入剂量为1.0-5. 0E15 的 B+ 离子。
7.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于 步骤(6)中，所述接触孔沟槽的深度为4000-7000埃。
8.如权利要求1所述的功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，其特征在于 步骤(7)中，所述第二次接触孔注入在接触孔沟槽双侧并接近底部，需确保没有注入在沟 槽底部，形成肖特基接触，该第二次接触孔注入的能量为20-60KeV，剂量为0. 3-1. 2E13的 B+离子，注入角度根据接触孔深宽比从30-60度调整。
全文摘要
本发明公开了一种功率MOS晶体管内集成肖特基二极管的工艺方法，包括如下步骤(1)在已做完栅极二氧化硅阻挡层刻蚀的基片上依次进行Body注入、去光阻及Body推进；(2)栅极沟道刻蚀，形成栅极；(3)源注入及源区推进；(4)接触孔刻蚀；(5)第一次接触孔注入；(6)接触孔沟槽刻蚀；(7)第二次接触孔注入；(8)后续工艺包括依次进行金属淀积、曝光和刻蚀。本发明在现有的功率MOS晶体管集成肖特基二极管的工艺基础上进一步改进，减少了光刻层，简化了工艺流程，降低了产品成本。
文档编号H01L21/8234GK102074508SQ20091020185
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者邵向荣, 魏炜 申请人:上海华虹Nec电子有限公司