SJ制造工艺中光刻对准问题的改进方法

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1、SJ制造工艺中光刻对准问题的改进方法俞乃霖*（上海交通大学微电子学院，上海200030）5101520253035摘要：本文基于SuperJunction(SJ)结构高电压功率半导体，阐述了如何利用光刻工艺形成SJ的特殊结构，分析了其特殊器件结构造成的光刻工艺难点。说明如何利用光刻工艺的对准方式简化SJ工艺流程，以及简化流程后由于外延工艺对光刻对准标记造成影响的问题。针对这些问题，利用光刻机对光刻对准标记的识别精度和稳定度实验，研究外延工艺中温度和压力对刻蚀深度对光刻对准标记的影响。通过实验确定的外延和刻蚀的工艺条件得到了最佳的对准精度和稳定度，并且缩短了SJ结构

2、高电压功率半导体的工艺流程，从而节省了成本。关键词：SuperJunction高电压功率半导体；光刻对准；外延和刻蚀工艺中图分类号：TN386.1LithoAlignmentImprovementinSJdevicsprocessYUNailin(MicroelectronicsSchool,ShanghaiJiaotongUniversity,ShangHai200030)Abstract:ThispaperisbaseontheSuperJunction(SJ)structureHVPowerSemiconductordevice.Elaboratehowtous

3、eLithoprocesstomanufatureSJstructure,analysisthedifficultiesinLithoprocesswhichcausedbythespecialstructureofSJsemicondutor.IllustratehowtosimplifySJprocessflowthroughLithoalignmentimprovement,andtheEPIprocessaffecttoLithoalignmentmarkcausedbythissimplification.UseLithosteppertooltoconfi

4、rmtheprecisionandstabilityofLithoalignmentmark,andtostudytheaffectofthetemperatureandpressureinEPIprocessandEtchdepthtoLithoalignmentmark.ThisexperimentdefinedthebestprocessconditionofEPIandEtchtomostpreciseandstableLithoalignmentmark,italsoshortenedSJstructionHVpowersemicondutorprocess

5、flowandsavethemanufaturecost.Keywords:SuperJunction(SJ)HVPowerSemiconductordevice;LithoAlignment;EPIandEtchprocess0引言随着半导体工艺技术的不断发展，功率MOSFET的性能不断提高。如：高电压功率MOSFET，其高电压可达到1000V，同时低导通电阻阻值仅10mΩ。高电压功率MOSFET主要被应用于功率开关，它需要同时具备相当低的动态功耗和静态功耗。这样一来，器件必须有低输入电容和低输出电容以及低导通电阻。[1]如何从半导体制程工艺技术上优化高电压功率MO

6、SFET的性能呢？如今较为常见的SuperJunction工艺很好的解决了这些问题，相对于标准的功率MOSFET，它通过改进制程工艺技术实现芯片面积减小，从而达到高转换速度和低功耗的目标。下图直观地反映了SuperJunction(SJ)工艺的特点：作者简介：俞乃霖，（1983-），女，工程师，半导体制造工艺。E-mail:angelayunailin@126.com-1-40455055图1SJHVMOSFET工艺和标准HVMOSFET工艺结构截面图对比Figure1ProcesscomparisonbetweenSJHVMOSFETandstandardHVM

7、OSFET我们可以看到，和标准HVMOSFET的结构相比，SuperJunction结构在P-well下面做了很深的P-column，这样可以在高电压下（VDD>500V）得到更低的导通电阻，和非工作状态更高的截止电阻[2]。通过以上对SuperJunction(SJ)工艺特殊性的分析，我们可以看到这种工艺对提高器件性能的优势，然而，和普通的标准工艺方法相比，它在实际生产制造中会产生很多新的工艺问题。在本实验中，我们要研究的就是SJ工艺对光刻的对准带来的问题和解决方法。1SJ制造工艺特点SJ制造工艺的特殊性直接导致了光刻工艺的难点，我们来通过一系列的