專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其是多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備。
背景技術(shù)：
靜電感應(yīng)器件(SID)是一類(lèi)新型高頻功率器件，基本品種有靜電感應(yīng)晶體管(SIT)， 靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)和雙極型靜電感應(yīng)晶體管(BSIT)等三個(gè)系列。靜電感應(yīng)器件是日 本人最早發(fā)明并投入應(yīng)用的，在電力電子和高頻電子技術(shù)領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。由于制造技 術(shù)難度大，加上日本嚴(yán)格的技術(shù)封鎖以及器件理論并不成熟等原因，世界各國(guó)尚未廣泛制造 和應(yīng)用。我國(guó)的研制工作僅次于日本，已有20多年的歷史。蘭州大學(xué)的研發(fā)工作具有代表性。 自主開(kāi)發(fā)出了多種SID (含SIT、 BSIT和SITH)和多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。在20多年的研制實(shí)踐中我 們發(fā)現(xiàn)，靜電感應(yīng)器件制造的根本難點(diǎn)在于解決好柵一源(陰)極電壓(V(;S(K))和伏一安特 性(I—V特性)的統(tǒng)一問(wèn)題，即要求Vm(k)高(幾十乃至百多伏)，同時(shí)I一V特性正常顯現(xiàn) 且品質(zhì)良好，二者必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這在制作過(guò)程中難度很大。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，經(jīng)過(guò)多年 的探索，我們終于解決了這個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種能夠解決柵一源(陰)極電壓和伏一安特性統(tǒng)一問(wèn)題的靜電感 應(yīng)器件及其制備方法。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下
一種多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，包括上層的n+源區(qū)、中層的n—高阻層和n一 高阻區(qū)、下層的低阻層硅襯底片，在n—高阻區(qū)有柵體，其特征為硅襯底上表面開(kāi)有柵電極坑、 臺(tái)面槽、隔斷槽，在擴(kuò)硼？++區(qū)下面有一層濃硼？+區(qū)，其中柵電極坑深入擴(kuò)硼？++區(qū)，在柵 電極坑的一側(cè)為臺(tái)面槽，臺(tái)面槽深入濃硼p+區(qū)，在柵電極坑的另一側(cè)為隔斷槽，隔斷槽深度 大于濃硼p+區(qū)。
柵電極坑底面超過(guò)擴(kuò)硼口++區(qū)表面0.5 — 1.511111，臺(tái)面槽底面在濃硼區(qū)，隔斷槽底面比濃 硼區(qū)底面深〉12u m。
多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件的制備方法
由淺槽到深槽的分步刻蝕程序第一步光刻用L5光刻版，柵電極坑、臺(tái)面槽和隔斷槽 同步被刻蝕，刻蝕深度以柵電極坑達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后即終止刻蝕；第二步光刻用L6光刻版， 已達(dá)標(biāo)的柵電極坑被光刻膠覆蓋(掩蔽)而不受刻蝕，臺(tái)面槽和隔斷槽第二次同步刻蝕，刻 蝕深度以臺(tái)面槽達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后即終止刻蝕；第三步光刻用L7光刻版，已達(dá)標(biāo)的柵電極 坑和臺(tái)面槽均被光刻膠覆蓋而不受侵蝕，只對(duì)隔斷槽作第三次刻蝕，直到其深度達(dá)標(biāo)為止。
由深槽到淺槽的分步刻蝕程序第一步光刻用L7光刻版，隔斷槽被刻蝕；第二步光刻 用L6光刻版，臺(tái)面槽和隔斷槽第二次同步刻蝕；第三步光刻用L5光刻版，隔斷槽第三次 被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，臺(tái)面槽第二次被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，同歩刻蝕柵電極坑，直到其深度 達(dá)標(biāo)為止。
本發(fā)明的多槽結(jié)構(gòu)的靜電感應(yīng)器件柵源(陰)極電壓V(;s(k)可達(dá)20 — 120伏。
本發(fā)明適用于外延形成源區(qū)的埋柵型器件和擴(kuò)散形成源區(qū)的復(fù)合型器件(僅用L6、 L7兩 塊版)。
本發(fā)明的有益效果
1、臺(tái)面槽和隔斷槽切斷了各種寄生j一+, j +i +, j,， j,以及芯片邊界等對(duì)器件電
性能的影響，大大減小了漏電流，提高了阻斷電壓VB和柵源(陰)極電壓V(;sw，因而有
效地改善了 i一v特性并提高了器件的成品率。
2、 通過(guò)臺(tái)面槽使柵一源臺(tái)面形成孤島，同時(shí)對(duì)其p—n結(jié)構(gòu)實(shí)施了一次正角造形，提高 了 V S(K)。選擇適當(dāng)?shù)牟凵羁墒筕SS(K)由幾伏提高到幾十乃至百伏以上。
3、 在柵體擴(kuò)硼區(qū)口++下事先埋設(shè)了地下導(dǎo)電通道(濃硼p+區(qū))，以便臺(tái)面槽挖斷了口++ 層后仍然能夠依靠P+地下導(dǎo)電通道把柵壓加到柵體(條)上形成對(duì)電流1。的調(diào)制(變)作用， 保證了 I一V特性的正常顯示，即很好地實(shí)現(xiàn)了 V。s")和I一V特性的統(tǒng)一要求。
4、 柵電極坑并不從柵擴(kuò)硼區(qū)表面而是向下深入lum左右引出，減小硼雜質(zhì)濃度(利用 次擴(kuò)散層)以提高Vm(k)。
5、 柵電極區(qū)不進(jìn)行通常的補(bǔ)硼工藝，減小硼雜質(zhì)對(duì)槽棱邊區(qū)等處不必要的污染并簡(jiǎn)化了 工藝。
6、 本發(fā)明對(duì)外延形成源區(qū)的埋柵型器件和擴(kuò)散形成源區(qū)的復(fù)合型器件都普遍適用，容易 推廣。
7、 通過(guò)使用三塊刻槽版，實(shí)現(xiàn)了槽、臺(tái)的同步刻蝕，避免了先前常規(guī)埋柵型器件刻蝕槽、 臺(tái)不能同步的弊病。
8、 徹底解決了先前刻蝕工藝中淺槽的保護(hù)問(wèn)題。
9、 有效地緩解了芯片表面在刻蝕過(guò)程中的保護(hù)問(wèn)題。
10、 省略了常規(guī)工藝中柵壓點(diǎn)的補(bǔ)硼工序，徹底消除了槽棱邊受硼污染的可能性。
11、 分步刻蝕法不僅適用于埋柵型SID器件，同時(shí)也適用于復(fù)合型SID器件(僅用L6、 L7兩塊版)；不僅可用由深到淺的程序L7 — L6 — L5，也可用由淺到深的程序L5 — L6 — L7， 工藝靈活性很大。


圖1為本發(fā)明一種多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中各序號(hào)的名稱(chēng)
l一rT高阻區(qū)、2 —柵體、4 — n+ (P+)低阻層、5 — n+源區(qū)、6—柵電極坑、7 —臺(tái)面槽、8 _隔斷槽、9 —柵硼？++區(qū)、10 —濃硼p+區(qū)、11一n—高阻層具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
第一步光刻用L5光刻版，柵電極坑、臺(tái)面槽和隔斷槽同步被刻蝕，刻蝕深度以柵電極 坑達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后即終止刻蝕；第二步光刻用L6光刻版，已達(dá)標(biāo)的柵電極坑被光刻膠覆 蓋(掩蔽)而不受刻蝕，臺(tái)面槽和隔斷槽第二次同步刻蝕，刻蝕深度以臺(tái)面槽達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，達(dá) 標(biāo)后即終止刻蝕；第三步光刻用L7光刻版，已達(dá)標(biāo)的柵電極坑和臺(tái)面槽均被光刻膠覆蓋而 不受侵蝕，只對(duì)隔斷槽作第三次刻蝕，直到其深度達(dá)標(biāo)為止。
本實(shí)施例中柵體高度為6iim，濃硼區(qū)高度為8um， iT高阻層高度為12 u m，柵電極坑為 13um，臺(tái)面槽為19um，隔斷槽為39ym。
Vcsu)為20伏，I一V特性正常。
實(shí)施例2
第一步光刻用L7光刻版，隔斷槽被刻蝕；第二步光刻用L6光刻版，臺(tái)面槽和隔斷 槽第二次同步刻蝕；第三步光刻用L5光刻版，隔斷槽第三次被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，臺(tái)面槽 第二次被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，同步刻蝕柵電極坑，直到其深度達(dá)標(biāo)為止。
本實(shí)施例中柵體高度為6"m，濃硼區(qū)高度為8"ra， n—高阻層高度為12 y m，柵電極坑為
12. 5nm，臺(tái)面槽為25. 5um，隔斷槽為40um。
Vcs(K,為120伏，I一V特性正常。 實(shí)施例3
制備方法同實(shí)施例1。
本實(shí)施例中柵體高度為6ym，濃硼區(qū)高度為8um， n—高阻層高度為12 u m，柵電極坑為
13. 5um，臺(tái)面槽為22um，隔斷槽為45um。
Vcs(K,為90伏，I一V特性正常。 實(shí)施例4
制備方法同實(shí)施例2。
本實(shí)施例中柵體高度為6um，濃硼區(qū)高度為8um， n—高阻層高度為12 w m，柵電極坑為 13um，臺(tái)面槽為20um，隔斷槽為50um。
Vcs(K,為60伏，I一V特性正常。
實(shí)施例5
第一步光刻用L7光刻版，隔斷槽被刻蝕；第二步光刻用L6光刻版，臺(tái)面槽和隔斷 槽第二次同步刻蝕，直到臺(tái)面槽和隔斷槽深度達(dá)標(biāo)為止。
本實(shí)施例中柵體高度為6um，濃硼區(qū)高度為8ym, n—高阻層高度為12 y m，柵電極坑為 13um，臺(tái)面槽為20um，隔斷槽為45nm。
Vcsa,為60伏，I一V特性正常。
權(quán)利要求
1、一種多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，包括上層的n+源區(qū)、中層的n-高阻層和n-高阻區(qū)、下層的低阻層硅襯底片，在n-高阻區(qū)有柵體，其特征為硅襯底上表面開(kāi)有柵電極坑、臺(tái)面槽、隔斷槽，在擴(kuò)硼p++區(qū)下面有一層濃硼p+區(qū)，其中柵電極坑深入擴(kuò)硼p++區(qū)，在柵電極坑的一側(cè)為臺(tái)面槽，臺(tái)面槽深入濃硼p+區(qū)，在柵電極坑的另一側(cè)為隔斷槽，隔斷槽深度大于濃硼p+區(qū)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為柵電極坑底面 超過(guò)擴(kuò)硼？++區(qū)表面0. 5 —1. 5 u m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為臺(tái)面槽底面在 濃硼區(qū)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為隔斷槽底面比 濃硼區(qū)底面深〉12u m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為由淺槽到深槽 的分步刻蝕程序第一步光刻用L5光刻版，柵電極坑、臺(tái)面槽和隔斷槽同步被刻蝕，刻蝕 深度以柵電極坑達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)后即終止刻蝕；第二步光刻用L6光刻版，已達(dá)標(biāo)的柵電極 坑被光刻膠覆蓋而不受刻蝕，臺(tái)面槽和隔斷槽第二次同步刻蝕，刻蝕深度以臺(tái)面槽達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)， 達(dá)標(biāo)后即終止刻蝕；第三步光刻用L7光刻版，已達(dá)標(biāo)的柵電極坑和臺(tái)面槽均被光刻膠覆蓋 而不受侵蝕，只對(duì)隔斷槽作第三次刻蝕，直到其深度達(dá)標(biāo)為止。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為由深槽到淺槽 的分步刻蝕程序第一步光刻用L7光刻版，隔斷槽被刻蝕；第二步光刻用L6光刻版，臺(tái)面槽和隔斷槽第二次同步刻蝕；第三步光刻用L5光刻版，隔斷槽第三次被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，臺(tái)面槽第二次被刻蝕達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度，同步刻蝕柵電極坑，直到其深度達(dá)標(biāo)為止。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，其特征為適用于外 延形成源區(qū)的埋柵型器件和擴(kuò)散形成源區(qū)的復(fù)合型器件。
全文摘要
本發(fā)明為一種多槽結(jié)構(gòu)靜電感應(yīng)器件及其制備方法，涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)中存在柵-源(陰)極電壓(V_GS(K))和伏-安特性(I-V特性)的統(tǒng)一問(wèn)題，即V_GS(K)過(guò)高，I-V特性不能正常顯現(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)使用L5、L6、L7光刻版，用分步刻槽法在硅襯底片上刻蝕出柵電極坑、臺(tái)面槽和隔斷槽，將V_GS(K)提高到幾十伏到百多伏，且I-V特性正常顯現(xiàn)。本發(fā)明很好地解決了柵-源(陰)極電壓和伏-安特性的統(tǒng)一問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/335GK101355101SQ20081000064
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者肅 劉, 瑩 唐, 李思淵, 李海蓉, 李海霞 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)