本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及一種既不依賴p型襯底晶圓也不采用p型外延工藝的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，可用于sic?ldmos(lateral?double-diffusedmosfet)等器件。

背景技術(shù)：

1、sic橫向器件兼有sic的材料優(yōu)勢(shì)和橫向器件的可集成優(yōu)勢(shì)，具有擊穿電壓高、比導(dǎo)通電阻低、易與ic集成、散熱好等特點(diǎn)，在單片集成的功率電路與射頻電路中有著廣闊的應(yīng)用空間。

2、然而，要制成sic橫向器件，首要任務(wù)在于構(gòu)建位于漂移區(qū)下方的、接地的p型區(qū)，以阻止漂移區(qū)中電子往襯底電極的流動(dòng)。目前構(gòu)建該p型區(qū)的可用手段之一，是將漂移區(qū)制作于重?fù)诫s的p型襯底晶圓上，但由于p型襯底晶圓在晶圓生長(zhǎng)及后續(xù)器件制作過程中存在鋁源耗盡、難以控制單一晶型和摻雜濃度等問題，體現(xiàn)出較低的質(zhì)量和較高的電阻率，增大了寄生效應(yīng)。

3、為去除對(duì)p型襯底晶圓的依賴，有研究者提出在接高壓的n型襯底晶圓上生長(zhǎng)接地的p型外延區(qū)來作為耐壓區(qū)基底。雖然這種方法采用n型襯底晶圓，工藝可行性更高，但后續(xù)所做的p型外延區(qū)類似于p型襯底晶圓，也存在較嚴(yán)重的質(zhì)量問題。同時(shí)，這種通過外延工藝制作出的p型區(qū)，無法對(duì)其實(shí)現(xiàn)圖形化，難以實(shí)現(xiàn)橫向變摻雜，限制了器件性能的提高與更多功能的實(shí)現(xiàn)。

4、目前，尚無一種既不依賴p型襯底晶圓也不采用p型外延工藝的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，這一問題成為嚴(yán)重限制sic橫向器件發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明之目的在于提供一種既不依賴p型襯底晶圓也不采用p型外延工藝的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，采用質(zhì)量高、電阻率低、接高壓的n型襯底晶圓，以p型離子注入后再進(jìn)行n型漂移區(qū)外延的方式形成p型埋層，再通過p型離子注入形成與p型埋層相連的p型阱區(qū)并使之接地，實(shí)現(xiàn)一種工藝可行的sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，對(duì)該橫向耐壓結(jié)構(gòu)中的p型埋層做圖形化設(shè)計(jì)，對(duì)漂移區(qū)做優(yōu)化設(shè)計(jì)，可應(yīng)用得到多種性能優(yōu)良、功能豐富的橫向器件。

2、本發(fā)明提出的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法如圖1所示，具體步驟為：

3、第一步：如圖1-(a)所示，準(zhǔn)備重?fù)诫s的n型襯底晶圓(01)；

4、第二步：如圖1-(b)所示，在n型襯底晶圓(01)上進(jìn)行外延形成輕摻雜的n型外延(02)；

5、第三步：如圖1-(c)所示，在n型外延(02)上進(jìn)行局部的離子注入并退火形成p型埋層(03)；

6、第四步：如圖1-(d)所示，外延形成薄的n型漂移區(qū)(05)；

7、第五步：如圖1-(e)所示，在n型漂移區(qū)(05)上進(jìn)行離子注入并退火形成p型阱區(qū)(04)；

8、第六步：如圖1-(f)所示，采用常規(guī)工藝方法完成器件有源區(qū)和電極的制作。

9、基于本發(fā)明提出的工藝方法可實(shí)現(xiàn)的sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)如圖2(a)所示，包括n型襯底晶圓(01)、n型外延(02)、p型埋層(03)、p型阱區(qū)(04)、n型漂移區(qū)(05)、源極p+(06)、源極n+(07)、漏極n+(08)、源極(09)、柵氧(10)、柵極(11)、漏極(12)和襯底電極(13)。其中，所述n型外延(02)設(shè)置于n型襯底晶圓(01)的上方；所述p型埋層(03)設(shè)置于n型外延(02)的內(nèi)部的頂端，且其左側(cè)與器件左邊界相接，且其右側(cè)與器件右邊界有距離；所述p型阱區(qū)(04)與n型漂移區(qū)(05)并排設(shè)置于n型外延(02)的上方，其中p型阱區(qū)(04)居左，n型漂移區(qū)(05)居右；所述源極p+(06)設(shè)置于p型阱區(qū)(04)的內(nèi)部的頂端，且其左側(cè)與器件左邊界相接；所述源極n+(07)設(shè)置于p型阱區(qū)(04)的內(nèi)部的頂端，且其左側(cè)與源極p+(06)相接；所述漏極n+(08)設(shè)置于n型漂移區(qū)(05)的內(nèi)部的頂端，且其右側(cè)與器件右邊界相接；所述源極(09)設(shè)置于源極p+(06)和源極n+(07)的上方，且其全部覆蓋源極p+(06)，且其部分覆蓋源極n+(07)；所述柵氧(10)設(shè)置于源極n+(07)和p型阱區(qū)(04)和n型漂移區(qū)(05)的上方，且其全部覆蓋p型阱區(qū)(04)，且其部分覆蓋源極n+(07)和n型漂移區(qū)(05)；所述柵極(11)設(shè)置于柵氧(10)的上方；所述漏極(12)設(shè)置于漏極n+(08)的上方；所述襯底電極(13)設(shè)置于n型襯底晶圓(01)的下方。

10、采用本發(fā)明工藝方法制作的器件，襯底晶圓及外延層都是n型，具有良好質(zhì)量。同時(shí)離子注入得到的p型埋層(03)也比圖1(b)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中p型襯底晶圓(14)和圖1(c)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中p型外延(16)具有更好的質(zhì)量。而且，p型埋層(03)采用離子注入工藝實(shí)現(xiàn)，相較于圖1(c)中p型外延(16)，能通過掩模版設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變摻雜，實(shí)現(xiàn)更高的器件性能與更多的器件功能。

技術(shù)特征：

1.一種既不依賴p型襯底晶圓也不采用p型外延工藝的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，包括以下步驟：

2.按權(quán)利要求1所述的既不依賴p型襯底晶圓也不采用p型外延工藝的實(shí)現(xiàn)sic橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，其特征在于增加第六步：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及一種既不依賴P型襯底晶圓也不采用P型外延工藝的實(shí)現(xiàn)SiC橫向耐壓結(jié)構(gòu)的工藝方法，可用于SiC?LDMOS(Lateral?Double?Diffused?MOSFET)等器件。

技術(shù)研發(fā)人員：程駿驥,嚴(yán)栩柯,楊洪強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23