[發明專利]一種MOS結構溝槽二極管器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202010146744.X
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111415997B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳曉倫;韓笑;朱濤;鞠柯;孟軍;徐勵遠
• 申請（專利權）人: 江陰新順微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 趙青

1.一種MOS結構溝槽二極管器件的制造方法，其特征在于：步驟一，在第一導電類型的硅襯底上生長第一導電類型的外延層，在所述外延層上采用熱氧化工藝生長場氧化層；

步驟二，所述場氧化層上涂敷第一光刻膠層，對第一光刻膠層進行曝光和顯影形成圖形，用干法蝕刻在場氧化層上形成第一工藝窗口，實現外延層的局部裸露，去除第一光刻膠層；

步驟三，采用熱氧化工藝在所述外延層的裸露處生長出柵氧化層；

之后采用CVD工藝在最外層上沉積原位摻雜的第一導電類型多晶硅層，所述多晶硅層上采用CVD工藝沉積無摻雜的SiO₂層，在所述SiO₂層上淀積第二光刻膠層；

步驟四，采用光刻工藝在第二光刻膠層上形成光刻膠圖形，干法刻蝕工藝逐步刻蝕SiO₂層以及多晶硅層，保留第二光刻膠層；

步驟五，利用保留的第二光刻膠層、場氧化層作為掩蔽膜，采用離子注入工藝，離子注入能量為80keV～200keV，形成第二導電類型的第一摻雜區，完成后去除第二光刻膠層；

步驟六，利用多晶硅層及SiO₂層、場氧化層作為掩蔽膜，采用離子注入工藝，離子注入能量為20keV～80keV，在第一摻雜區的上方形成第二導電類型的第二摻雜區；最后采用快速退火工藝或爐管熱退火工藝進行注入離子激活及擴散；

步驟七、采用光刻工藝，形成第三光刻膠層，利用第三光刻膠層作為掩蔽膜，采用離子注入工藝，離子注入能量為20keV～80keV，在第二摻雜區的上方形成第一導電類型的第三摻雜區，去除第三光刻膠層；

步驟八、先采用干法刻蝕工藝均勻刻蝕去除裸露在最外層的柵氧化層，刻蝕厚度大于柵氧化層的厚度；

利用保留的SiO₂層、場氧化層作為掩蔽膜，采用硅溝槽刻蝕工藝，刻蝕出硅溝槽，刻蝕出的硅溝槽分別為原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽、截止溝槽；

步驟九、先采用CVD工藝，在刻蝕出的硅溝槽側壁及最外表面，均勻淀積一層的無摻雜的二氧化硅外層；

再采用CVD工藝，在硅溝槽側壁表面及最外表面，均勻淀積原位摻雜的第一導電類型多晶硅填充層，多晶硅填充層把溝槽內部填充滿；

利用二氧化硅外層形成自掩蔽，采用干法刻蝕工藝進行多晶硅回刻，將位于第一摻雜區上方的本步驟所淀積多晶硅填充層去除；

步驟十、采用光刻工藝，形成第四光刻膠層，實現自原胞大溝槽中心向靠近延展溝槽側的區域掩蔽，同時，掩蔽延展溝槽以及截止溝槽；

利用各向同性的濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去除非掩蔽區的二氧化硅外層、SiO₂層；

完成后去除第四光刻膠層；

步驟十一、采用快速退火工藝或爐管熱退火工藝對第三摻雜區、原位摻雜的多晶硅填充層摻雜雜質進行激活；

步驟十二、采用濺射或者CVD工藝在最外表面淀積一層金屬膜；

采用光刻工藝對金屬膜進行腐蝕，形成分離的第一金屬層與第二金屬層。

2.根據權利要求1所述的一種MOS結構溝槽二極管器件的制造方法，其特征在于：步驟一中，所述場氧化層的厚度為0.5μm～1.0μm；

步驟三中，柵氧化層的厚度為

多晶硅層的厚度為0.1μm～0.3μm；

SiO₂層的厚度為0.1μm～0.2μm。

3.根據權利要求2所述的一種MOS結構溝槽二極管器件的制造方法，其特征在于：步驟六中，采用快速退火工藝時，溫度在950℃～1100℃范圍內、時間在30S～120S范圍內；

采用爐管熱退火工藝時，溫度在900℃～1000℃范圍內、時間在30min～60min范圍內。

4.根據權利要求1所述的一種MOS結構溝槽二極管器件的制造方法，其特征在于：原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽的深度均為2.5μm～3.0μm；

所述原胞溝槽的寬度為0.8μm～1.0μm；

所述原胞大溝槽的寬度為1.0μm～1.2μm；

所述延展溝槽的寬度為0.8μm～1.0μm；

所述截止溝槽的寬度在0.8μm～1.2μm范圍內。