一种改善沟槽型MOS肖特基高温反偏老化性能的方法及器件与流程

型硅外延层、有效区(沟槽，栅氧层即热氧化层，多晶硅填充层)，终端区(终端宽沟槽，栅氧层即热氧化层，介质层)，正面金属层组成。此器件结构为顶部阳极芯片(正面金属层)。n-型硅外延层厚度在2.5μm至30μm,外延层电阻率在0.50ohm.cm至10.0ohm.cm。
8.沟槽型mos肖特基器件作为平面肖特基器件的改进结构，具有低正向导通电压vf,低漏电等优势。在此器件中，终端区的结构不仅影响到器件的基本性能，并且直接影响到器件的高温老化表现。本发明通过增加终端区介质厚度，可有效降低介质-半导体界面的电场强度，从而减小老化过程中反向偏压对半导体材料中电荷迁移作用。此作用可抑制因电荷积聚而引起的击穿电压漂移及漏电增加，达到改善高温反偏老化的效果。
9.本发明的制备方法：步骤如下，1)硅片清洗，烘干；
10.2)薄氧氧化，将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层sio2；
11.3)sin沉积：在薄氧氧化层上沉积一层的sin；
12.4)第一次光刻：将步骤2)和3)氧化沉积后的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀工序，留下光刻图形，且用干法刻蚀的方法刻蚀sin sio2；
13.5)trench刻蚀：检查无残氧后，进行trench刻蚀，刻蚀深度为1-3um,去除光刻胶；
14.6)清洗，烘干；
15.7)牺牲氧化：将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层sio2；
16.8)去除牺牲氧化：用hf溶液去除牺牲氧化，使槽内圆角更润滑；
17.9)清洗：检查无残氧后，用稀释后的hf溶液做进氧化炉前的清洗，然后烘干；
18.10)栅氧氧化：将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层；
19.11)去除sin层：用化学溶液去除正背面沉积的sin层；
20.12)湿法腐蚀：正面涂胶，背面做硅腐,去除光刻胶；
21.13)清洗：用sc1溶液加稀释后的hf溶液清洗然后烘干；
22.14)多晶硅沉积：在炉管中沉积的掺杂后的多晶硅；
23.15)多晶硅回刻：以台面薄氧作为回刻的终点进行刻蚀；
24.16)清洗：用hf溶液漂洗台面残氧；后用sc1 sc2溶液清洗然后烘干；
25.17)二氧化硅薄膜淀积：用pecvd或lpcvd法淀积二氧化硅薄膜，厚度为
26.18)第二次光刻：将步骤17)中获得的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀等工序，留下光刻图形，测残氧后，去除光刻胶；
27.19)清洗：spm清洗然后烘干；
28.20)溅射势垒：将烘干后的硅片送入溅射机台，设定参数后在硅片表面溅射几百埃厚度的势垒金属；
29.21)一次烧结：将带有势垒的硅片送入烧结炉中，设定温度约为380～450℃，时间约为20～30min；
30.22)去除势垒金属：用王水去除表面的势垒金属；
31.23)电参数测试：测势垒金属高度、反向耐压和漏电；
32.24)清洗：用sc1,spm溶液做正面金属前清洗然后烘干；
33.25)蒸发正面金属：蒸发正面金属tial或tiniag,厚度约为
34.26)第三次光刻：将步骤25)中获得的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀工序，留下光刻图形，去除光刻胶；
35.27)清洗：用酒精泡洗然后烘干；
36.28)合金化：将硅片送入烧结炉中，设定温度约为380～450℃，时间约为20～30min；
37.29)电参数测试：测势垒高度、反向耐压和漏电；
38.30)减薄：先涂光刻胶，测量芯片厚度，背面蚀硅，去除光刻胶；
39.31)清洗：用酒精、hf、去离子水冲洗然后烘干；
40.32)背金：将甩干后的硅片放入蒸发机台中，蒸发背金tiniag,厚度为
41.有益效果，针对相同芯片尺寸和电压等级的沟槽型mos肖特基器件htrb老化测试结果表明，随着终端介质层厚度的增加，器件老化表现也有有效的改善。在增加终端介质厚度的同时，也应该考虑到介质厚度增加后与之匹配的工艺可行性和可靠性。在器件老化实验过程中，漏电迁移率δir(老化前后漏电的比率ir1为老化前漏电，ir2为老化后漏电)是评估老化表现的一个重要指标。针对相同尺寸和电压等级的沟槽型mos肖特基器件的测试数据表明，增加终端介质厚度可以有效地降低器件老化前后的漏电迁移率。测试对比中的沟槽型mos肖特基器件为10a 150v器件，除介质厚度外，其他工艺步骤相同。当使用550nm teos作为终端介质时，在105℃，反压120v的htrb测试中，24小时老化前后漏电迁移率δir平均值为4.43，标准偏差stdev为5.84。当增加终端介质厚度至900nm时，同样老化条件前后漏电的迁移率平均值为1.56，标准偏差stdev为1.05。使用900nm介质厚度，漏电迁移率得到了约65％的改善且标准偏差stdev得到约82％的改善。在110℃，反压120v的htrb测试中，24小时老化前后漏电迁移率(500nm)δir平均值为14.45，标准偏差stdev为31.33。当增加终端介质厚度至900nm时，同样老化条件前后漏电的迁移率平均值为3.10，标准偏差stdev为3.79。使用900nm介质厚度，漏电迁移率得到了约78％的改善且标准偏差stdev得到约88％的改善。
42.本发明所提出的技术在一定程度上改善了沟槽型mos肖特基器件的老化表现，且本方案没有增加器件工艺的复杂度，避免了额外的工艺步骤和相应的成本增加。
附图说明
43.图1沟槽型mos肖特基器件有效区及终端区截面示意图。
44.图2htrb老化测试板。
具体实施方式：
45.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
46.实施例
47.如图1所示为沟槽型mos肖特基芯片的截面图，芯片从下至上由背面金属层1、n /n型外延及衬底层、有效区(沟槽，栅氧层2，多晶硅填充层3)，终端区4(终端宽沟槽，栅氧层，
介质层)，正面金属层5组成。此结构为顶部阳极芯片。n-型外延层厚度在2.5μm至30μm,外延电阻率在0.50ohm.cm至10.0ohm.cm。终端区4的厚度为a。
48.图1中沟槽型mos肖特基芯片基本工艺流程如下：
49.1)清洗：对硅片进行批号编制，打标号，后用去离子水冲洗硅片表面或者用机器在硅片表面刷水，去除打标号时在硅片表面落下的灰尘，然后将硅片放入烘箱中烘干；
50.2)薄氧氧化：将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层；
51.3)sin沉积：在薄氧上沉积一层的sin,起保护台面的作用；
52.4)第一次光刻：将步骤2和3氧化沉积后的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀工序，留下光刻图形，考虑到刻蚀精度需要用干法刻蚀的方法刻蚀sin sio2；
53.5)trench刻蚀：检查无残氧后，进行trench刻蚀，刻蚀深度为1-3um,去除光刻胶；
54.6)清洗：用boe溶液清洗去除polymer,用稀释后的hf溶液做进氧化炉前的清洗；
55.7)牺牲氧化：将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层；
56.8)去除牺牲氧化：用hf溶液去除牺牲氧化，使槽内圆角更润滑；
57.9)清洗：检查无残氧后，用稀释后的hf溶液做进氧化炉前的清洗；
58.10)栅氧氧化：将烘干后的硅片送入900～1100℃的氧化炉中，生长一层氧化层；
59.11)去除sin层：用化学溶液去除正背面沉积的sin层；
60.12)湿法腐蚀：正面涂胶，背面做硅腐,去除光刻胶；
61.13)清洗：用sc1溶液加稀释后的hf溶液清洗；
62.14)多晶硅沉积：在炉管中沉积的掺杂后的多晶硅；
63.15)多晶硅回刻：以台面薄氧作为回刻的终点进行刻蚀；
64.16)清洗：用hf溶液漂洗台面残氧；后用sc1 sc2溶液清洗；
65.17)二氧化硅薄膜淀积：用pecvd或lpcvd法淀积二氧化硅薄膜，厚度为
66.18)第二次光刻：将步骤17中获得的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀等工序，留下光刻图形，测残氧后，去除光刻胶；
67.19)清洗：spm清洗；
68.20)溅射势垒：将烘干后的硅片送入溅射机台，设定参数后在硅片表面溅射几百埃厚度的金属；
69.21)一次烧结：将带有势垒的硅片送入烧结炉中，设定温度约为380～450℃，时间约为20～30min；
70.22)去除势垒金属：用王水去除表面的势垒金属；
71.23)电参数测试：测势垒高度、反向耐压和漏电；
72.24)清洗：用sc1,spm溶液做正面金属前清洗；
73.25)正面金属：蒸发正面金属tial或tiniag,厚度约为
74.26)第三次光刻：将步骤25中获得的硅片经过涂胶、曝光、显影、刻蚀等工序，留下光刻图形，去除光刻胶；
75.27)清洗：用酒精泡洗；
76.28)合金：将硅片送入烧结炉中，设定温度约为380～450℃，时间约为20～30min；
77.29)电参数测试：测势垒高度、反向耐压和漏电；
78.30)减薄：先涂光刻胶，测量芯片厚度，背面蚀硅，去除光刻胶；
79.31)清洗：用酒精、hf、去离子水冲洗；
80.32)背金：将甩干后的硅片放入蒸发机台中，蒸发背金tiniag,厚度约为
81.33)cpt测试：对势垒电压、正向vf、反向vbr、漏电流ir进行全检测试，计算良率。
82.在硅片加工测试完成后，进行芯片封装。芯片有多种封装形式，如：to-277,to-220,ito-220等。封装后进行电性能测试及htrb老化测试。
83.基本htrb老化步骤如下：
84.1.根据相应产品的封装形式，考虑散热性，选择合适的老化实验板；
85.2.如是需要可将产品焊接在转接板上，然后安排测试基本电性能vf/vbr/ir，选取实验样管并编号；
86.3.将产品安装到老化板上，如图2所示；
87.4.将安装好的老化板及产品，放置于高温烘箱中；
88.5.连接电源，设置电压为80％反向偏置电压；
89.6.电源选择与加载电压完成后，关闭箱门并开启烘箱电源，设定温度后开始实验。在实验开始后1-2小时内用外部热耦监测烘箱温度是否与设定温度一致；
90.7.实验完成后，先关闭烘箱电源，然后待箱内温度降至30c时，用万用表测量管体电压是否与设置电压一致，最后关闭电源电压；
91.8.取出产品，待冷却1小时后进行电性能测试。