接触孔的形成方法、快恢复二极管及其形成方法与流程

本发明涉及集成电路制造，尤其涉及一种接触孔的形成方法、快恢复二极管及其形成方法。

背景技术：

1、快恢复二极管(fast recovery diode,frd)是一种具有开关性能好、反向恢复时间短、具备软恢复特性等优势的功率半导体器件。快恢复二极管作为高频整流二极管、续流二极管或者阻尼二极管应用于开关电源、pwm(pulse-width modulation，脉宽调制)器、变频器等电子电路中。快恢复二极管的反向电压很高，其反向电流需要加以限制，否则消耗在所述快恢复二极管上的功率可能会超过允许值，从而导致所述快恢复二极管的烧毁。当前快恢复二极管工作时的温度越来越高，快恢复二极管在高温下的漏电问题也日益成为需要克服的难点。

2、快恢复二极管的终端设计包括电场限制环(flr)、场板、结终端扩展等，这些设计可以将主结耗尽区向外延展，从而提高快恢复二极管的击穿电压。但是，快恢复二极管容易在场板边缘形成过高的表面电场从而发生击穿。可采用多级场板的方式，使得场板下方的硅表面电场均匀分布。由于衬底上方存在场氧化层以及覆盖场氧化层的表面和衬底的表面的介质层，因而在通过刻蚀工艺形成接触孔时，既要刻蚀掉有源区上方的介质层形成暴露所述衬底中的有源区的接触孔，从而避免正向压降较大，又要保留耐压环上方部分厚度的所述场氧化层，避免反向电流过大。但是，由于场氧化层的材料和介质层的材料均为氧化硅材料，使得场氧化层和介质层的刻蚀选择比接近1:1，从而使得在刻蚀介质层形成接触孔的过程中会在接触孔的拐角处形成凹陷，凹陷处场氧化层的厚度过薄，从而导致快恢复二极管的反向电流增大，影响所述快恢复二极管的性能。

3、因此，如何避免在刻蚀介质层形成接触孔的过程中在接触孔的拐角处形成凹陷，从而确保刻蚀后剩余的场氧化层的厚度，以减小反向电流，实现对快恢复二极管性能的改善，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种接触孔的形成方法、快恢复二极管及其形成方法，用于避免在刻蚀介质层形成接触孔的过程中在接触孔的拐角处形成凹陷，从而确保刻蚀后剩余的场氧化层的厚度，以减小反向电流，实现对快恢复二极管等半导体结构性能的改善。

2、根据一些实施例，本发明提供了一种接触孔的形成方法，包括如下步骤：

3、提供基底，所述基底包括衬底，所述衬底包括有源区以及位于所述有源区外部的终端区，所述基底还包括覆盖所述终端区的场氧化层以及覆盖所述有源区和所述场氧化层的介质层；

4、采用第一刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔，所述初始接触孔的拐角处剩余的所述介质层的厚度大于所述初始接触孔的底面处剩余的所述介质层的厚度；

5、采用第二刻蚀工艺自所述初始接触孔刻蚀所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔。

6、在一些实施例中，采用第一刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔的具体步骤包括：

7、采用各向同性刻蚀工艺刻蚀部分的所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔。

8、在一些实施例中，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔的具体步骤包括：

9、调整所述各向同性刻蚀工艺的参数，刻蚀掉第一预设厚度的所述介质层，形成未贯穿所述介质层的所述初始接触孔，所述第一预设厚度为0.3μm～0.5μm。

10、在一些实施例中，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔的具体步骤包括：

11、调整所述各向同性刻蚀工艺的参数，形成具有弧形侧壁的所述初始接触孔。

12、在一些实施例中，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔的具体步骤包括：

13、传输氟基的刻蚀气体至容纳所述基底的反应腔室内，并在第一刻蚀压力下刻蚀部分所述介质层，以形成所述初始接触孔。

14、在一些实施例中，采用各向同性刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔的具体步骤包括：

15、传输氟基的刻蚀气体至容纳所述基底的反应腔室内，并在第一刻蚀气体流量下刻蚀部分所述介质层，以形成所述初始接触孔。

16、在一些实施例中，所述衬底包括沿第一方向相对分布的顶面和底面，所述场氧化层沿所述第一方向位于所述衬底的顶面上，所述介质层沿所述第一方向覆盖于所述场氧化层的表面和所述衬底的表面；采用第二刻蚀工艺自所述初始接触孔刻蚀所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔的具体步骤包括：

17、自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔。

18、在一些实施例中，自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔的具体步骤包括：

19、传输所述刻蚀气体至所述反应腔室内，并在第二刻蚀压力下自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔，所述第二刻蚀压力小于所述第一刻蚀压力。

20、在一些实施例中，自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔的具体步骤包括：

21、传输所述刻蚀气体至所述反应腔室内，并在第二刻蚀气体流量下自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔，所述第二刻蚀气体流量小于所述第一刻蚀气体流量。

22、在一些实施例中，自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔的具体步骤还包括：

23、调整自所述初始接触孔沿所述第一方向刻蚀剩余的所述介质层和部分的所述场氧化层时的刻蚀参数，形成所述接触孔，并使得所述接触孔下方剩余的所述场氧化层的厚度大于或者等于第二预设厚度，所述第二预设厚度为1μm。

24、根据另一些实施例，本发明还提供了一种快恢复二极管的形成方法，包括如下步骤：

25、形成基底，所述基底包括衬底，所述基底包括衬底，所述衬底包括有源区以及位于所述有源区外部的终端区，所述基底还包括覆盖所述终端区的场氧化层以及覆盖所述有源区和所述场氧化层的介质层；

26、采用第一刻蚀工艺刻蚀部分所述介质层，形成位于所述终端区上方的初始接触孔，所述初始接触孔的拐角处剩余的所述介质层的厚度大于所述初始接触孔的底面处剩余的所述介质层的厚度；

27、采用第二刻蚀工艺自所述初始接触孔刻蚀所述介质层和部分的所述场氧化层，形成延伸至所述场氧化层的内部的接触孔；

28、填充金属材料至所述接触孔内，形成金属场板。

29、在一些实施例中，所述第一刻蚀工艺为各向同性刻蚀工艺。

30、根据又一些实施例，本发明还提供了一种快恢复二极管，采用如上所述的快恢复二极管的形成方法形成。

31、本发明提供的接触孔的形成方法、快恢复二极管及其形成方法，在形成接触孔的过程中，先采用第一刻蚀工艺刻蚀部分的介质层，形成位于终端区上方的初始接触孔，在采用第二刻蚀工艺刻蚀剩余的所述介质层和部分的场氧化层，从而形成最终的接触孔，由于采用第一刻蚀工艺刻蚀形成的所述初始接触孔拐角处剩余的所述介质层的厚度大于所述初始接触的底面处剩余的所述介质层的厚度，从而确保了所述初始接触孔侧壁处的所述介质层具有足够的厚度，抵消了后续在沿所述第一方向进行直孔刻蚀时在所述接触孔的拐角处产生的凹陷，从而确保了刻蚀后剩余的场氧化层的厚度，减小了快恢复二极管内的反向电流，实现了对快恢复二极管等半导体结构性能的改善。