[發明專利]溝槽型MOS晶體管的制造方法

無效

• 申請號: 201410098577.0
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103839833A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 吳亞貞;劉憲周
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及功率MOS晶體管技術領域，特別涉及一種溝槽型MOS晶體管的制造方法。

背景技術

功率MOS晶體管是一種在集成電路中提供和切換功率的特定類型的MOS晶體管，其不僅繼承了MOS場效應管的優點，還具有耐壓高、工作電流大、輸出功率高、開關速度快等優良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管的優點集于一身，因此在開關電源、逆變器、電壓放大器、功率放大器等電路中獲得廣泛應用。

功率MOS晶體管要求能夠在高電壓下正常工作，另一方面還要求能夠輸出大電流。因而，典型的做法是將大量的功率MOS晶體管單元組合成單個功率MOS晶體管，其中每一功率MOS晶體管單元輸出相對少量的電流。然而，這種做法制成的功率MOS晶體管非常大，不符合如今的尺寸要求。

為了減小功率MOS晶體管的尺寸，目前引入了溝槽型MOS（trench?MOS）晶體管，所述溝槽型MOS晶體管的溝道是垂直的，因而能夠提高溝道密度，減小芯片尺寸。

請參考圖1，其為現有技術的溝槽型MOS晶體管的部分剖視圖。如圖1所示，所述溝槽型MOS晶體管包括：襯底10，所述襯底10包括有源區和外圍區（圖中未示出）；形成于所述襯底10中的溝槽11；形成于所述溝槽11內的柵極結構12；形成于所述襯底10中的阱區13；形成于所述阱區13中的源區15和；形成于所述襯底10上的層間介質層16；貫穿所述層間介質層16并與所述有源區接觸的接觸孔18；以及形成于所述襯底10背面的漏區（圖中未示出）。所述溝槽型MOS晶體管100的溝道是垂直的，電子從所述源區15經由溝道流至漏區。

請繼續參考圖1，現有技術的溝槽型MOS晶體管的制造方法通常包括以下步驟：首先，提供一襯底10，所述襯底10包括有源區和外圍區；接著，對所述襯底10進行刻蝕形成溝槽11，并在所述溝槽11中形成柵極結構12；之后，在所述襯底10上沉積層間介質層16并刻蝕所述層間介質層16在有源區和外圍區分別形成有源區通孔和外圍區保護環；此后，通過所述有源區通孔進行阱區離子注入（well?implant）在所述襯底10中形成阱區13，同時通過外圍區保護環進行外圍區離子注入（termination?implant）；接著，填充所述有源區通孔和外圍區保護環，并對所述有源區通孔中的填充物進行干法刻蝕形成初步的側墻，接著通過所述初步的側墻之間的間隙對所述阱區13進行源區離子注入（source?implant）形成源區15；然后，通過刻蝕濕法去除所述初步的側墻；之后，進行側墻氧化層的沉積和干法刻蝕形成最終的側墻17；最后，以最終的側墻17為掩膜刻蝕所述源區15和阱區13，形成接觸孔18。

在現有技術的溝槽型MOS晶體管的制造方法中，阱區離子注入、源區離子注入以及接觸孔形成這三道工藝集成于一道光刻工藝中。然而，在制造過程中需要先形成初步的側墻，通過初步的側墻對所述阱區13進行源區離子注入，之后再通過刻蝕去除初步的側墻，形成最終的側墻17，整個過程需要兩次干法刻蝕和一次濕法刻蝕才能完成。可見，制造工藝非常復雜。而且，由于初步的側墻的存在使得源區離子注入時橫向擴散的范圍變得非常狹窄。進一步的，造成后續形成的接觸孔18非常小，填充困難，極易造成接觸孔填充不良。

因此，如何解決現有的溝槽型MOS晶體管的制造工藝復雜，而且摻雜效果和接觸孔填充的性能都比較差的問題成為當前亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種溝槽型MOS晶體管的制造方法，以解決現有的溝槽型MOS晶體管的制造工藝復雜，而且摻雜效果和接觸孔填充的性能都比較差的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種溝槽型MOS晶體管的制造方法，所述溝槽型MOS晶體管的制造方法包括：

提供一襯底，所述襯底包括有源區和外圍區；

在所述襯底上沉積層間介質層，并刻蝕所述層間介質層以在所述有源區和外圍區分別形成有源區通孔和外圍區保護環；

通過所述有源區通孔對所述襯底進行阱區離子注入形成阱區；

利用填充物填充所述有源區通孔和外圍區保護環；

通過濕法刻蝕去除所述有源區通孔內的填充物和部分外圍區保護環內的填充物；

對所述阱區進行源區離子注入形成源區；

再次利用填充物填充所述有源區通孔和外圍區保護環，并刻蝕所述有源區通孔中的填充物形成側墻；

以所述側墻為掩膜刻蝕所述襯底形成與所述有源區接觸的接觸孔。

優選的，在溝槽型MOS晶體管的制造方法中，所述外圍區保護環的截面寬度大于所述有源區通孔的截面寬度。