[发明专利]提高沟渠型场效应管性能的低温工艺

说明书

技术领域

本发明涉及沟渠型场效应管制造领域，具体地，涉及一种提高沟渠型场效应管性能的低温工艺。

背景技术

在功率器件MOSFET 设计中, 源极需要与通道(channel)形成等电势短路以避免双极二极效应, 导致器件的雪崩电压降低的现象, 图二是现有沟槽型MOSFET的一个示意图, 然而由于MOSFET本身的NPN结构中基极P区域电阻太高, 在断开承受电压时, 器件的漏电流致使N+/P节的电压降高于N+/P的道通电压, 从而导致N+/P正偏, 开始注入电子, 电子扩散到下面的反偏PN节中被放大, 形成NPN开通状态, 降低器件的阻断能力。许多实验结果表明NPN效应同时大大降低了器件的可靠性。因此在器件设计和工艺集成时, 在源极金属接触孔刻蚀后, 要注入P+并用快速退火工艺激活, 然后再填入金属, 然而, 随着器件元的尺度越来越小, 意味着P区域减小, P+逐渐接近MOSFET的通道的P区, 即使采用了快速退火工艺, P+的横向扩散很难避免. 这就导致MOSFET的开启动电压的产生偏差.  如果降低退火温度, 虽然能够控制横向扩散, 但是注入离子很难激活。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种提高沟渠型场效应管性能的低温工艺，以实现在制造过程中低温条件下，避免P+的横向扩散的同时方便注入离子优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种提高沟渠型场效应管性能的低温工艺，包括以下步骤：

在Si晶片上形成场效应管结构；

在上述场效应管结构的N-区的上面生长或沉积一层氧化物；

通过半导体光刻和刻蚀工艺在上述氧化物上刻蚀出Si槽，并在氧化物上面和Si槽的周边上镀一层铝薄膜, 并在铝膜上生长一层非晶硅薄膜；

在低温条件下退火, 使Si原子将扩散过铝薄, 在Si槽内上形成铝掺杂的P+单晶。 

根据本发明的优选实施例，所述氧化物厚度在10-1000纳米之间，生长方式为传统的热生长氧化硅, 低压化学沉积(LPCVD)或者等离子化学沉积( PECVD)。

根据本发明的优选实施例，所述Al膜厚度在10-1000纳米之间，非晶硅薄膜的厚度在10-1000纳米之间。

根据本发明的优选实施例，所述低温条件为200 – 500℃。

本发明的技术方案利用金属铝膜可以辅助非晶硅形成P型单晶的特性，可以在低温下（低于400℃）时候完成集成，从而达到了在制造过程中低温条件下，避免P+的横向扩散的同时方便注入离子的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例所述的提高沟渠型场效应管性能的低温工艺流程图；

图2为现有沟槽型MOSFET结构示意图；

图3为本发明实施例所述的提高沟渠型场效应管性能的低温工艺中的场效应管结构示意图；

图4为本发明实施例所述的提高沟渠型场效应管性能的低温工艺中生长氧化层后的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的提高沟渠型场效应管性能的低温工艺中镀上一层铝薄膜和非晶硅薄膜的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的提高沟渠型场效应管性能的低温工艺中生成P+单晶的结构示意图。

其中：

1-源极金属；2-多晶硅栅；3-栅氧化膜；4-漏极金属；5-氧化层；6-铝薄膜；7-非晶硅薄膜；8-Si槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2至图6所示，一种提高沟渠型场效应管性能的低温工艺，包括以下步骤：在Si晶片上形成场效应管结构；在场效应管结构的N-区的上面生长或沉积一层氧化物；通过半导体光刻和刻蚀工艺在氧化物上刻蚀出Si槽，并在氧化物上面和Si槽的周边上镀一层铝薄膜, 并在铝膜上生长一层非晶硅薄膜；在低温条件下退火, 使Si原子将扩散过铝薄, 在Si槽内上形成铝掺杂的P+单晶。