[發(fā)明專利]超接面MOS縱向P型區(qū)的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910201729.4
• 申請日: 2009-10-28
• 公開（公告）號: CN102054701A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王飛;劉遠(yuǎn)良
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制作方法，具體涉及一種MOS管的制成方法。

背景技術(shù)

超接面MOS(Super?Junction?MOS)是一種新型的高壓MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點在于該器件在耐高壓工作的同時可以提供比傳統(tǒng)高壓MOSFET小一個數(shù)量級的導(dǎo)通電阻。

超接面MOS的特征結(jié)構(gòu)是在于在N型外延區(qū)引入了很多從外延頂部延伸到沉底區(qū)的P型區(qū)域，導(dǎo)致MOS管在高壓工作狀態(tài)下除了產(chǎn)生縱向的從漏極到源極的電場外，還有由于橫向的PN區(qū)出現(xiàn)的橫向電場。在不同方向上電場的共同作用下導(dǎo)致電場在橫向和縱向上的均勻分布，從而實現(xiàn)在低電阻率外延片上制成高耐壓MOS管。

超接面MOS的N型外延上的P型區(qū)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(kuò)散的方法來實現(xiàn)，包括如下工藝步驟：

步驟1，外延生長后，通過光刻膠定義出P區(qū)，然后進(jìn)行P型注入退火；

步驟2，再一次外延生長，通過光刻膠定義出P區(qū)，然后進(jìn)行P型注入退火；

步驟3，多次重復(fù)上述步驟達(dá)到所需外延厚度，同時完成縱向P區(qū)的形成。

步驟4，柵二氧化硅生長，柵極多晶硅(多晶柵)生長，體注入形成體區(qū)，源注入形成源區(qū)等形成超接面MOS。

超接面MOS作為一種新型高壓器件，憑借其特殊結(jié)構(gòu)帶來的低導(dǎo)通電阻，低功耗和低開關(guān)時間的優(yōu)勢，在高壓應(yīng)用領(lǐng)域有很大的競爭優(yōu)勢。但是，如上所述的傳統(tǒng)的多次外延、光刻、注入的加工方式使工藝復(fù)雜化，限制了產(chǎn)品的加工成本和生產(chǎn)期。

為此有人提出改進(jìn)工藝方案，即先利用外延生長足夠厚的N型區(qū)，然后用干刻工藝一次刻蝕形成深溝槽，最后再用外延生長P型薄膜填充深溝槽，從而形成NP相間的P型區(qū)。但是該工藝過程對于P型外延生長工藝形成挑戰(zhàn)，因為目前僅靠外延生長的方法，很難填充深溝槽，而是在填充后留有一定較大的的縫隙，可能導(dǎo)致器件漏電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超接面MOS縱向P型區(qū)的制作方法，其可以有效彌補(bǔ)溝槽填充不足的問題，防止器件漏電。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超接面MOS縱向P型區(qū)的制作方法，包括以下步驟：步驟一、在硅襯底上生長N型外延；步驟二、在外延區(qū)上刻蝕形成深溝槽；步驟三、生長P型外延硅用以填充部分深溝槽，在溝槽內(nèi)部形成P型單晶硅，構(gòu)成超接面MOS的縱向P型區(qū)域；步驟四、在外延表面生長氧化物，從而完全填充深溝槽。步驟五、去除表面氧化物，露出外延表面；步驟六、在外延上生長柵二氧化硅，在柵二氧化硅上生長柵極多晶硅，體注入形成體區(qū)，源注入形成源區(qū)。

本發(fā)明的有益效果在于：利用外延成長和氧化物混合填充深溝槽工藝方法可以有效改善填充工藝，同時降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明利用氧化物填孔性能好的特性，用氧化物填充外延之后的剩余溝槽部分，可以有效彌補(bǔ)溝槽填充不足的問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明實施例所述步驟一中外延層生長的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例所述步驟二中深溝槽刻蝕的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例所述步驟三中外延填充深溝槽的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例所述步驟四中氧化物填充深溝槽的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例所述步驟五中氧化物回刻的示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例所述步驟六中生成器件結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例所述方法流程示意圖。

具體實施方式

超接面MOS結(jié)構(gòu)中P型區(qū)的形成一般是通過多次離子注入和外延生長，此外還有一種方法是先一次性刻蝕形成深槽，然后填充外延從而形成P型區(qū)，這種方法的優(yōu)點是減少工藝復(fù)雜程度和加工時間。但由于溝槽較深，造成外延填充能力不足。本發(fā)明要解決深溝槽外延填充能力不足問題，本發(fā)明利用外延成長和氧化物混合填充深溝槽工藝來解決上述的技術(shù)問題。在保證足夠的外延厚度的情況下，先在溝槽中沉積一部分外延，然后用氧化物填充剩余的部分。

如圖1-圖7所示，本發(fā)明通過外延加氧化物工藝的方式來形成超接面MOS的縱向P區(qū)，采用的主要工藝步驟如下：

如圖1所示，步驟1.在硅襯底上直接一次性生長N型外延，外延厚度按照器件應(yīng)用要求來定；

如圖2所示，步驟2.在N型外延生長后，通過干刻工藝在外延區(qū)上刻蝕形成深溝槽；

如圖3所示，步驟3.利用外延方法生長P型外延硅用以填充部分深溝槽，在溝槽內(nèi)部形成P型單晶硅，構(gòu)成超接面MOS的縱向P型區(qū)域；