[發(fā)明專利]一種超結(jié)MOS器件及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410332442.6
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN105336777A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬萬里
• 申請（專利權(quán)）人: 北大方正集團(tuán)有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超結(jié)MOS器件及其制造方法。

背景技術(shù)

超結(jié)(Superjunction)MOS又稱為CoolMOSD，其通過設(shè)置一個深入外延層的P區(qū)(即P外延)，在大大提高器件擊穿電壓的同時，對導(dǎo)通電阻基本上不產(chǎn)生影響。

圖1至圖4示出了一種現(xiàn)有的超結(jié)MOS器件的制造方法。首先，如圖1所示，在N型硅襯底1的N型外延層2上形成初始氧化層3，經(jīng)光刻和刻蝕，在N型外延層2內(nèi)部形成深溝槽；隨后在N型硅襯底1上形成P型外延層4，其對深溝槽形成填充，經(jīng)驅(qū)入后，在N型外延層2內(nèi)部形成P型擴(kuò)散層5；其次，如圖2所示，通過回刻或研磨去除深溝槽外部的P型外延層4，并去除初始氧化層3；接著，如圖3所示，在N型硅襯底1表面形成氧化層6，經(jīng)光刻和刻蝕后形成淺溝槽，隨后依次制作多晶硅柵極(包括柵氧化層7和多晶硅層8)、體區(qū)9和源區(qū)10，并形成介質(zhì)層11、正面金屬層12和背面金屬層13，所制成的超結(jié)MOS的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

現(xiàn)有的超結(jié)MOS器件的制造方法通常需要對深溝槽外部的P型外延層4進(jìn)行回刻或研磨，然而該操作會對器件產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種超結(jié)MOS器件及其制造方法，其無需對深溝槽外部的P型外延層進(jìn)行回刻或研磨，因此能夠較好地保證超結(jié)MOS器件的質(zhì)量。

本發(fā)明提供的一種超結(jié)MOS器件的制造方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟：

在N型硅襯底的N型外延層內(nèi)部形成深溝槽；

在形成有所述深溝槽的N型硅襯底上形成P型外延層，經(jīng)驅(qū)入，在所述N型外延層內(nèi)部形成P型擴(kuò)散層；

在所述P型外延層內(nèi)部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部；

在形成有所述淺溝槽的N型硅襯底表面形成柵氧化層，并在所述淺溝槽內(nèi)部的柵氧化層上填充多晶硅；

在填充有所述多晶硅的N型硅襯底的P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)；

在形成有所述源區(qū)的N型硅襯底表面依次形成介質(zhì)層和金屬層。

本發(fā)明的超結(jié)MOS器件的制造方法對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，其無需對深溝槽外部的P型外延層進(jìn)行回刻或研磨，而是在直接在P型外延層中刻蝕出淺溝槽，不僅可以避免因回刻或研磨P型外延層所帶來的不利影響，還能夠省去P-體區(qū)的制作步驟。

進(jìn)一步地，所述在N型硅襯底的N型外延層內(nèi)部形成深溝槽，具體包括如下步驟：

在N型硅襯底的N型外延層表面形成初始氧化層，所述初始氧化層的生長溫度為900～1100℃，厚度為0.2～0.8um；

對所述初始氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述初始氧化層上形成深溝槽圖形；

利用所述具有深溝槽圖形的初始氧化層作為掩膜對所述N型硅襯底進(jìn)行刻蝕，在所述N型外延層內(nèi)部形成深度為30～60um、寬度為2～8um的深溝槽，隨后去除所述初始氧化層。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)入的溫度為900～1200℃，時間為20～300分鐘。

進(jìn)一步地，所述在形成有所述P型擴(kuò)散層的N型硅襯底上形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部，具體包括如下步驟：

在形成有所述P型擴(kuò)散層的N型硅襯底上形成氧化層，所述氧化層的生長溫度為900～1200℃，厚度為0.2～0.8um；

對所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述氧化層上形成淺溝槽圖形；

以所述具有淺溝槽圖形的氧化層作為掩膜對所述N型硅襯底進(jìn)行刻蝕，在所述P型外延層內(nèi)部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部，隨后去除所述氧化層。

進(jìn)一步地，所述柵氧化層的生長溫度為800～1100℃，厚度為0.02～0.2um。

進(jìn)一步地，所述在所述淺溝槽內(nèi)部的柵氧化層上填充多晶硅，具體包括如下步驟：

在形成有所述柵氧化層的N型硅襯底表面形成多晶硅層，所述多晶硅層的生長溫度為500～800℃，厚度為0.2～1.5um；

刻蝕所述淺溝槽外部的多晶硅層。

進(jìn)一步地，所述在所述填充有多晶硅的N型硅襯底的P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)，具體包括如下步驟：

對填充有多晶硅的N型硅襯底進(jìn)行光刻和刻蝕，形成具有源區(qū)圖形的光刻膠層；

向形成有所述光刻膠層的N型硅襯底注入N型離子，在所述P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)，其中N型離子的能量為50～150KeV，劑量為10¹⁵～10¹⁶/cm²，隨后去除所述光刻膠層。