[发明专利]一种具有纵向线性变掺杂的深槽横向耐压区的制备方法

说明书

本发明涉及半导体功率器件领域，涉及横向耐压区，具体提供一种具有纵向线性变掺杂的深槽横向耐压区的制备方法，用以克服现有具有纵向线性变掺杂的深槽横向耐压区仅能实现掺杂浓度随纵向深度阶梯式变化的纵向变掺杂、导致其效果不够理想的问题。采用本发明制备得深槽横向耐压区具有接近理想分布的纵向变掺杂柱区，并通过控制离子注入的剂量和侧壁倾角β，能够调节耐压区的电场分布使其接近理想超结结构的电场分布。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件领域，涉及横向耐压区，特别是涉及一种深槽横向耐压区的纵向线性变掺杂方法；可应用于横向的半导体功率器件包括LDMOS(LateralDouble-Diffused MOSFET)、LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)等的耐压区工艺设计。

背景技术

深槽横向耐压区中有一个填充了绝缘介质的深槽，利用这个深槽，可以对漂移区进行折叠，从而增加漂移区的有效长度，优化器件击穿电压和比导通电阻之间的折中关系。

为进一步优化深槽横向耐压区，已有一种具有掺杂柱区的深槽横向耐压区结构，它是在深槽的双侧加入与原漂移区杂质类型相反的掺杂柱区；一种典型的结构如图1所示，包括：衬底01、重掺杂N型衬底区02、介质材料03、N型耐压区04、P型耐压区05、P型离子注入区10、阳极P型重掺杂区06、阴极N型重掺杂区07、阳极08及阴极09，如图1所示结构中，加入P型耐压区05与N型耐压区04相互补偿，从而在保持相同击穿电压的前提下，可以提高N型耐压区04掺杂浓度，降低比导通电阻。但深槽本身具有电容性，槽两端的半导体区是电容的两个极板，槽中的介质为电容介质；由于深槽两侧电势差自上而下逐渐变小，深槽电容引起的、位于半导体与深槽界面的电荷也自上而下逐渐浓度变小；同时，由深槽电容引起的、位于半导体与深槽界面的电荷的种类在槽的左右两端是相反的；因此，深槽电容的存在使得如图1所示的深槽横向耐压区的漂移区中往往难以达到电荷平衡状态，限制了器件性能的进一步提高。

针对上述问题，现有方法是通过控制深槽耐压区侧边的掺杂柱区，使它的掺杂剂量随两侧电势差也自上而下地逐渐线性变化，来克服深槽电容的影响，这种方法被称之为纵向线性变掺杂，其理想结构如图4所示；该结构在如图1所示结构基础上改变P型离子注入区10形状为三角形或梯形，通过控制P型离子注入区10宽度自上而下线性变化，实现掺杂剂量自上而下线性逐渐减小，从而使耐压区(04、05和10)净掺杂剂量自上而下实现线性逐渐变化，对深槽电容实现补偿。但是，上述如图4所示的纵向线性变掺杂结构仅仅为理想结构；目前，实现纵向线性变掺杂的工艺方法是对深槽侧壁进行分段的、带一定倾斜角度的离子注入，如图2所示，其结构将P型耐压区05分成n段，自上而下每段的掺杂浓度满足：N_P1N_P2…N_Pn-1N_Pn，具体制备工艺流程如图3所示；该结构实现的效果是使耐压区(04和05)净掺杂剂量自上而下阶梯式逐渐减小；基于如图2所示的单侧纵向线性变掺杂结构，可以设计得如图4所示的双侧纵向线性变掺杂结构，其制备工艺流程如图5所示；但是，这种方法只能实现掺杂浓度随纵向深度阶梯式变化的纵向变掺杂，而非严格的线性递减，导致其效果不如理想线性变掺杂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种具有纵向线性变掺杂的深槽横向耐压区的制备方法，采用该方法制备得深槽横向耐压区具有接近理想分布的纵向变掺杂柱区。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种单侧具有纵向线性变掺杂的深槽横向耐压区的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在预清洗后衬底01上进行外延形成第一耐压区04；

步骤2：对第一耐压区04进行刻蚀，于第一耐压区中形成第一矩形深槽，并再次进行外延，于第一矩形深槽内形成第二耐压区05；