[發明專利]CoolMOS結構中縱向P型區的形成方法

無效

• 申請號: 200810044107.0
• 申請日: 2008-12-16
• 公開（公告）號: CN101752252A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 王飛
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 顧繼光

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路的制造工藝方法，具體涉及一種CoolMOS(一種高壓MOS場效應晶體管)的制造方法，尤其涉及一種CoolMOS結構中縱向P型區的形成方法。

背景技術

CoolMOS是一種新型的高壓MOSFET(MOS場效應晶體管)結構，其優點在于該器件在耐高壓工作的同時可以提供比傳統高壓MOSFET小一個數量級的導通電阻。

CoolMOS的特征結構是在于在N型外延區引入了很多從外延頂部延伸到沉底區的P型區域，導致MOS管在高壓工作狀態下除了產生縱向的從漏極到源極的電場外，還有由于橫向的PN區出現的橫向電場。在不同方向上電場的共同作用下導致電場在橫向和縱向上的均勻分布，從而實現在低電阻率外延片上制成高耐壓MOS管。

CoolMOS的N型外延上的P型區的形成有多種方法，通常的方法是在外延生長過程中采用多次擴散的方法來實現，包括如下工藝步驟：

步驟1，如圖1所示，外延生長后，通過光刻膠定義出P區，然后進行P型注入退火；

步驟2，如圖2所示，再一次外延生長，通過光刻膠定義出P區，然后進行P型注入退火；

步驟3，如圖3所示，多次重復上述步驟達到所需外延厚度，同時完成縱向P區的形成。

步驟4，如圖4所示，柵二氧化硅膜生長，柵極多晶硅(多晶柵)生長，體注入形成體區，源注入形成源區等形成CoolMOS。

CoolMOS作為一種新型高壓器件，憑借其特殊結構帶來的低導通電阻，低功耗和低開關時間的優勢，在高壓應用領域有很大的競爭優勢。但是，如上所述的傳統的多次外延、光刻、注入的加工方式使工藝復雜化，限制了產品的加工成本和生產期。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種CoolMOS結構中縱向P型區的形成方法，該方法減少了工藝的復雜度和加工時間。

為解決上述技術問題，本發明提供一種CoolMOS結構中縱向P型區的形成方法，包括如下步驟：

(1)在硅襯底上一次性生長N型外延；

(2)在N型外延上生長一層二氧化硅膜，然后在N型外延上選定要生長P型區的部分開深溝槽；

(3)在保留表面二氧化硅膜的狀態下，利用外延方法生長P型外延硅用以填充深溝槽；

(4)用回刻工藝去除在二氧化硅膜表面生長出的外延硅，并將深溝槽內的P型外延刻蝕到接近N型外延表面；

(5)去除二氧化硅膜，露出外延表面，在外延上生長柵二氧化硅膜，在柵二氧化硅膜上生長柵極多晶硅，體注入形成體區，源注入形成源區，最終形成CoolMOS的縱向P型區外延結構。

步驟(3)利用外延方法生長P型外延硅用以填充深溝槽，在深溝槽內部形成P型單晶硅。

步驟(4)利用二氧化硅膜作為刻蝕停止層，對P型外延進行回刻，去除在二氧化硅膜表面生長出的P型外延硅，并控制溝槽區的P型外延被刻蝕到接近N型外延表面，保證硅片表面的平整。

步驟(5)采用濕法腐蝕去除二氧化硅膜。

和現有技術相比，本發明具有以下有益效果：相比傳統的多次外延生長，光刻，注入的方法，本發明減少了工藝的復雜度和加工時間。本發明可以在外延一次性生長好的基礎上進行P型區域的形成，簡化了現有工藝應用的多次外延，光刻，注入的工藝過程。本發明提出在保留溝槽表面二氧化硅膜的情況下在溝槽內生長外延，可以達到只有在溝槽內部形成單晶硅的選擇性生長外延的效果，還可以作為下一步回刻工藝掩膜，方便了工藝加工。利用本發明所提出的方法可以大大減少在生產加工上的限制，進一步提高產品的競爭力。

附圖說明

圖1是現有技術的步驟1完成后晶體管的結構示意圖；

圖2是現有技術的步驟2完成后晶體管的結構示意圖；

圖3是現有技術的步驟3完成后晶體管的結構示意圖；

圖4是現有技術的步驟4完成后晶體管的結構示意圖；

圖5是本發明的步驟1完成后晶體管的結構示意圖；

圖6是本發明的步驟2完成后晶體管的結構示意圖；

圖7是本發明的步驟3完成后晶體管的結構示意圖；

圖8是本發明的步驟4完成后晶體管的結構示意圖；

圖9是本發明的步驟5完成后晶體管的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。