专利名称：增加mos栅控制晶体管原胞密度的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率半导体分立器件的制作方法，尤其是涉及一种增 加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法。
技术背景目前在功率MOSFET、 IGBT、 MCT等功率器件的制作过程中，有源 区结构通常是在栅氧化层上淀积多晶硅，然后对多晶硅光刻，在刻蚀出的 窗口内注入第一种杂质离子，扩散形成第一种杂质层，再进行第二种杂质 的离子注入及扩散，淀积绝缘介质层，最后光刻源极孔或发射极孔。由于 源极孔或发射极孔是位于窗口的中间位置，源极孔或发射极孔与多晶硅之 间的距离受光刻套刻偏差的限制，源极孔或发射极孔孔口与多晶硅之间的 距离在1.5um以上。加之源极孔或发射极孔的尺寸又受到光刻条件限制， 因此源极孔或发射极孔的孔口宽度通常在2um以上，再加上两次光刻工艺 窗口的偏差，使多晶硅之间的窗口间距实际上往往超过6um，造成有源区 单位面积内原胞数量减少，电流密度降低。 发明内容本发明的目的是提供一种能增加MOS栅控制晶体管有源区单位面积 内原胞数量的制作方法。本发明为达到上述目的的技术方案是 一种增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步骤进行，(1) 、栅氧化将清洁处理后的硅片进行栅氧化形成栅氧化层，厚度在200 A 2000 A;(2) 、多晶硅淀积在栅氧化层上淀积多晶硅层，厚度控制在2000A 10000 A;(3) 、离子掺杂对多晶硅jf进行掺杂形成导电层；(4) 、形成第一层绝缘介质层在掺杂后的多晶硅层表面形成第一层绝缘介质层，第一层绝缘介质层的厚度控制在4000A 15000A;
(5) 、光刻光刻和刻蚀第一层绝缘介质层和多晶硅层，形成窗口，窗口宽度控制在1.2um 4 um;(6) 、第一杂质离子注入和扩散将第一种杂质离子注入窗口内，高温 扩散形成第一杂质层；(7) 、第二杂质离子注入和扩散将第二种杂质离子注入窗口内，高温 扩散形成第二杂质层；(8) 、第二层绝缘介质层的淀积和回流在硅片表面淀积第二层绝缘介质层，第二层绝缘介质层的厚度控制在4000A 15000A，然后进行回流处理；(9) 、第二层绝缘介质层刻蚀各向异性刻蚀第二层绝缘介质层，形成 第二层绝缘介质侧壁层；柳、源区硅刻蚀刻蚀第二杂质层形成源极孔或发射极孔，且源极孔或 发射极孔的深度超过第二种杂质层；(11)、金属层淀积对硅片溅射或蒸发金属层形成电极。 本发明在多晶硅淀积后生成第一层绝缘介质层，在多晶硅刻蚀后淀积 第二层绝缘介质层，通过第一层绝缘介质层对后续多晶硅上表面及源极金 属或发射极金属进行隔离，而第二层绝缘介质侧壁层则对后续多晶硅侧壁 及源极金属或发射极金属进行隔离，因此可直接通过刻蚀工艺形成源极孔 或发射极孔。本发明由于不需光刻源极孔或发射极孔，窗口宽度可以控制在1.2um 4um之间，有源区单位面积内可增加原胞的数量，使有源区单 位面积上的电流密度增加10%以上，因此在器件各项参数不变的情况下可 将管芯做的更小。本发明取消了源极孔或发射极孔光刻工艺，其尺寸不受 工艺精度的限制，也不受光刻套刻偏差的限制，工艺更简单，可降低制作 成本。
具体实施方式
本发明增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，按以下步骤进行，(1) 、栅氧化将清洁处理后的硅片放入高温炉内，在95CrC 105(TC 条件下进行栅氧化，形成栅氧化层，栅氧化层的厚度在500A 2000A。(2) 、多晶硅淀积将硅片放入淀积炉内，利用低压化学汽相淀积(LPCVD)在栅氧化层上淀积多晶硅层，多晶硅层的厚度控制在2000A 10000 A，该厚度一般可控制在4200 A 7000 A，可根据器件的设计要求 确定多晶硅层的具体厚度。(3) 、离子掺杂将硅片放入扩散炉内，在9ocrc ioocrc对多晶硅层进行掺杂形成导电层。(4) 、形成第一层绝缘介质层在掺杂后的多晶硅层表面形成第一层绝缘介质层，绝缘介质层的厚度控制在4000A 15000A。该第一层绝缘介质层是将硅片放入高温炉内，在95crc ii5crc下，对掺杂后的多晶硅层进行氧化形成氧化层，对后续多晶硅上表面及源极金属或发射极金属进行隔离，最好该氧化层的厚度在500A 10000A。本发明的第一层绝缘介质层还可以是先将硅片放入高温炉内，在950r ii5crc下，对掺杂后的多晶硅层进行氧化形成氧化层，氧化层厚度在500 A 2000 A，再将硅片放入淀积炉内，用等离子增强化学汽相淀积 (PECVD)，在氧化层上淀积绝缘层，绝缘层的厚度在4000A 15000A, 最好在9000A 10000A，该绝缘层可采用常规磷硅玻璃或硼磷硅玻璃， 通过该氧化层能保证多晶硅层与绝缘层之间有良好的结合力。(5) 、光刻按常规工艺在第一层绝缘介质层涂覆光刻胶、掩膜、显影、 刻蚀第一层绝缘介质层和多晶硅层，形成窗口，该窗口宽度控制在1.2um 4 um。(6) 、第一杂质离子注入和扩散将第一种杂质离子通过离子注入机注 入窗口内，该第一种杂质离子可采用硼离子或磷离子，当采用硼离子时其注入能量在30KeV 120KeV，注入剂量在5E12 5E14;若采用磷离子 时，其注入能量在30KeV 180KeV，注入剂量在5E12 5E14，然后在 10O(TC 125CTC进行扩散形成第一杂质层。(7) 、第二杂质离子注入和扩散将第二种杂质离子通过离子注入机注入 窗口内，该第二种杂质离子的类型与第一种杂质离子类型不同，可采用磷 离子或砷离子，或采用硼离子或二氟化硼离子等，再将硅片放入扩散炉内，在9ocrc iiocrc温度下扩散形成第二杂质层。(8) 、第二层绝缘介质层淀积和回流将硅片放入淀积炉内，用等离子 增强化学汽相淀积(PECVD)，在硅片表面淀积第二层绝缘介质层，该第
二层绝缘介质层采用常规的磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，为达到回流处理时使 第二层绝缘介质层表面较为平坦，最好选用硼磷硅玻璃，第二层绝缘介质层厚度在4000 A 15000 A，最好在6000 A 10000 A;通过对第二层 绝缘介质层厚度的控制，即可阻挡可动电荷粘污，又能保证源极孔或发射 极孔刻蚀的精度，然后对第二层绝缘介质层进行回流处理。(9)、第二层绝缘介质层刻蚀用等离子刻蚀机各向异性刻蚀第二层绝 缘介质层，形成第二层绝缘介质侧壁层，第二绝缘介质侧壁层对后续多晶 硅侧壁及源极金属或发射极金属进行隔离。卿、源区硅刻蚀用等离子刻蚀机刻蚀第二杂质层形成源极孔或发射 极孔，且源极孔或发射极孔的深度超过第二种杂质层。(11)、金属层淀积对硅片溅射或蒸发金属层形成电极。
权利要求
1、一种增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，其特征在于；按以下步骤进行，(1)、栅氧化将清洁处理后的硅片进行栅氧化形成栅氧化层，厚度在200～2000；(2)、多晶硅淀积在栅氧化层上淀积多晶硅层，厚度控制在2000～10000；(3)、离子掺杂对多晶硅层进行掺杂形成导电层；(4)、形成第一层绝缘介质层在掺杂后的多晶硅层表面形成第一层绝缘介质层，第一层绝缘介质层的厚度控制在4000～15000；(5)、光刻光刻和刻蚀第一层绝缘介质层和多晶硅层，形成窗口，窗口宽度控制在1.2um～4um；(6)、第一杂质离子注入和扩散将第一种杂质离子注入窗口内，高温扩散形成第一杂质层；(7)、第二杂质离子注入和扩散将第二种杂质离子注入窗口内，高温扩散形成第二杂质层；(8)、第二层绝缘介质层的淀积和回流在硅片表面淀积第二层绝缘介质层，第二层绝缘介质层的厚度控制在4000～15000，然后进行回流处理；(9)、第二层绝缘介质层刻蚀各向异性刻蚀第二层绝缘介质层，形成第二层绝缘介质侧壁层；(10)、源区硅刻蚀刻蚀第二杂质层形成源极孔或发射极孔，且源极孔或发射极孔的深度超过第二种杂质层；(11)、金属层淀积对硅片溅射或蒸发金属层形成电极。
2、 根据权利要求1所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一层绝缘介质层是将硅片放入高温炉内氧化形成的氧化层。
3、 根据权利要求2所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述的氧化层厚度在6000A 10000A。
4、 根据权利要求1所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，其特征在于所述的第一层绝缘介质层是先将硅片放入高温炉内氧化形成氧化层，在此氧化层上面淀积绝缘层，氧化层的厚度在500 A 2000 A， 绝缘层的厚度在6000A 10000A。
5、 根据权利要求1所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述栅氧化层的厚度在500 A 1500 A。
6、 根据权利要求1所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述多晶硅层的厚度在4200A 7000A。
7、 根据权利要求1所述的增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方 法，其特征在于所述第二层绝缘介质层的厚度在6000A 10000A。
全文摘要
本发明涉及一种增加MOS栅控制晶体管原胞密度的制作方法，(1)栅氧化；(2)多晶硅淀积；(3)多晶硅掺杂形成导电层；(4)形成第一层绝缘介质层；(5)光刻、刻蚀第一层绝缘介质层和多晶硅层形成窗口，窗口宽度在1.2um～4um；(6)离子注入、扩散形成第一杂质层；(7)离子注入、扩散形成第二杂质层；(8)淀积第二层绝缘介质层，(9)刻蚀第二层绝缘介质层；(10)刻蚀第二杂质层形成源极孔或发射极孔；(11)金属层淀积形成电极。本发明在有源区单位面积内能增加原胞数量，增加了有源区电流密度，在器件各项参数不变的情况下可将管芯做的更小。
文档编号H01L21/336GK101118858SQ20071013091
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者刘利峰, 张景超, 赵善麒 申请人:江苏宏微科技有限公司