專利名稱：一種溝槽式場效應管制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體晶體管制造技術領域，特別涉及一種溝槽式場效應管制備方法。
背景技術：
功率溝槽式MOS場效應管作為一種在平面式MOS場效應管基礎上發(fā)展起來的新型大功率MOS場效應管，與其他場效應管相比，它消除了平面式MOS場效應管的寄生JFET 效應；導通電阻減小，飽和壓降低，開關速度快；溝道密度高，芯片尺寸小，是中低壓大功率 MOS場效應管發(fā)展的主流。圖1為普通溝槽式場效應管的剖面結構示意圖。如圖1所示，溝槽式場效應管100 在N+硅襯底110上生長一層N—外延層120，電子由N+源摻雜區(qū)104流經體區(qū)105后改為垂直方向由襯底110流出。因此，漏電極103由硅片底面的金屬層109c引出，硅片表面只有金屬層109b引出的源電極102和金屬層109a引出的柵電極101，有利于提高集成度，其中，多晶硅柵107位于襯底硅內的溝槽中，多晶硅柵107與源摻雜區(qū)104、體區(qū)105及外延層 120之間有一柵氧化層108。現有技術中制備圖1所示的普通溝槽式場效應管100的方法通常為首先，提供半導體襯底110，并在半導體襯底110表面生長外延層120 ；其次，在外延層120的表面依次沉積二氧化硅及氮化硅層，并以此作掩膜在外延層表面刻蝕形成溝槽；再次，在溝槽中生長柵氧化層108 ；最后，完成溝槽多晶硅柵107、源摻雜區(qū)104、體區(qū)105和引出電極的制備。通過上述現有技術的溝槽式場效應管制備方法制備的溝槽式場效應管為常關型 (增強型)溝槽式場效應管。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種溝槽式場效應管制備方法，以提供一種工藝步驟簡單的制備常開型(耗盡型)溝槽式場效應管的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種溝槽式場效應管制備方法，包括以下步驟提供半導體襯底，并在半導體襯底表面生長一外延層；在所述外延層內摻雜形成體區(qū)；在所述外延層表面沉積掩膜層，并以所述掩膜層作掩膜對所述外延層進行刻蝕形成溝槽；在所述溝槽內壁上生長柵氧化層；在所述溝槽內沉積多晶硅，去除所述掩膜層以及多余的多晶硅，形成多晶硅柵；在所述外延層內摻雜形成源摻雜區(qū)；在所述襯底及所述外延層的表面形成電極?？蛇x的，所述半導體襯底、所述外延層及所述源摻雜區(qū)均為第一半導體類型，所述
3體區(qū)為第二半導體類型?？蛇x的，所述第一半導體類型為N型，所述第二半導體類型為P型。可選的，所述第一半導體類型為P型，所述第二半導體類型為N型?？蛇x的，所述掩膜層包括在所述外延層表面依次形成的二氧化硅層及氮化硅層?？蛇x的，所述半導體襯底的摻雜濃度大于所述外延層的摻雜濃度，所述源摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述半導體襯底的摻雜濃度。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法在刻蝕形成溝槽并最終形成多晶硅柵極之前， 首先形成體區(qū)，使得在形成溝槽之后，溝槽表面已經形成體區(qū)摻雜，通過熱氧化在溝槽內壁生成的柵氧化層的同時，由于熱氧化過程使得溝槽表面的離子摻雜濃度降低，而使通過本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法制備的場效應管成為常開型(耗盡型)場效應管。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法通過工藝步驟順序的調換實現了從制備普通常關型(增強型) 場效應管向制備常開型(耗盡型)場效應管的轉換，該方法相較于現有技術的溝槽式場效應管制備方法無附加的工藝步驟和成本，工藝簡單，易于實現。


圖1為普通溝槽式場效應管的剖面結構示意圖；圖加 圖2g為本發(fā)明提供的溝槽式場效應管制備方法工藝步驟結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。本發(fā)明提供的溝槽式場效應管制備方法可利用多種替換方式實現，下面是通過較佳的實施例來加以說明，當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內的普通技術人員所熟知的一般的替換無疑涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。其次，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為了便于說明，示意圖不依一般比例局部放大，不應以此作為對本發(fā)明的限定。請參看圖加 圖2f，圖加 圖2f為本發(fā)明提供的溝槽式場效應管制備方法工藝步驟結構示意圖。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法包括以下步驟步驟一，提供半導體襯底210，并在半導體襯底210表面生長一外延層220。該步驟中，如圖加所示，所涉及的半導體襯底210及外延層220均為第一半導體類型摻雜，其中，外延層220位于半導體襯底210表面，半導體襯底210的摻雜濃度高于外延層220的摻雜濃度。步驟二，在外延層220內摻雜形成體區(qū)202。該步驟中，如圖2b所示，體區(qū)202為第二半導體類型的輕摻雜區(qū)域，其摻雜濃度約為lE17cm_3，其摻雜方式為低能離子注入，并經高溫推進形成，步驟三，在外延層220表面依次沉積二氧化硅及氮化硅層，并以此作掩膜對外延層進行刻蝕形成溝槽230。該步驟中，如圖2c所示，用作掩膜的二氧化硅及氮化硅層厚度較薄，溝槽230的刻蝕采用硬掩膜刻蝕方法實現。
步驟四，在溝槽230內壁上生長柵氧化層205。在該步驟中，如圖2d所述，熱氧化在溝槽230內壁形成柵氧化層205，其厚度為 250A-500 A。步驟五，在溝槽230內沉積多晶硅，去除用作掩膜的二氧化硅層和氮化硅層以及多余的多晶硅，形成多晶硅柵204。該步驟中，如圖加所示，在溝槽230內沉積多晶硅，形成溝槽多晶硅柵204，并采用腐蝕回刻的方法去除多余的多晶硅，再去除二氧化硅和氮化硅。該溝槽多晶硅柵204的寬度 W為 0·2μπ 0·7μ 。步驟六，在外延層220內摻雜形成源摻雜區(qū)201。該步驟中，如圖2f所示，源摻雜區(qū)201為第一半導體類型的輕摻雜區(qū)域，其摻雜濃度約為lE21cnT3，大于半導體襯底的摻雜濃度，遠大于外延層的摻雜濃度，其摻雜方式為高濃度離子注入，如圖2f所示，源摻雜區(qū)201位于外延層220表面，而體區(qū)202位于源摻雜區(qū) 201下方，并與之相鄰接觸。步驟七，在襯底210及外延層220的表面形成電極。該步驟中，如圖2g所示，在外延層220表面沉積形成金屬層206a，金屬層206a與溝槽多晶硅柵204直接接觸并與源摻雜區(qū)201相隔離，用以引出溝槽式場效應管200的柵電極211。在外延層220表面沉積形成金屬層206b，金屬層206b與源摻雜區(qū)201直接接觸并與溝槽多晶硅柵204相隔離，用以引出溝槽式場效應管200的源電極212。在半導體襯底 210底部濺射形成一金屬層206c，用以引出漏電極213。最終形成溝槽式場效應管200。作為最佳實施例，第一半導體類型為N型，第二半導體類型為P型，該溝槽式場效應管200為NMOS晶體管。作為又一實施例，第一半導體類型為P型，第二半導體類型為N型，該溝槽式場效應管200為PMOS晶體管。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法在刻蝕形成溝槽并最終形成多晶硅柵極之前， 首先形成體區(qū)，使得在形成溝槽之后，溝槽表面已經形成體區(qū)摻雜，通過熱氧化在溝槽內壁生成的柵氧化層的同時，由于熱氧化過程使得溝槽表面的離子摻雜濃度降低，而使通過本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法制備的場效應管成為常開型(耗盡型)場效應管。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法通過工藝步驟順序的調換實現了從制備普通常關型(增強型) 場效應管向制備常開型(耗盡型)場效應管的轉換，該方法相較于現有技術的溝槽式場效應管制備方法無附加的工藝步驟和成本，工藝簡單，易于實現。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種溝槽式場效應管制備方法，包括以下步驟 提供半導體襯底，并在半導體襯底表面生長一外延層； 在所述外延層內摻雜形成體區(qū)；在所述外延層表面沉積掩膜層，并以所述掩膜層作掩膜對所述外延層進行刻蝕形成溝槽；在所述溝槽內壁上生長柵氧化層；在所述溝槽內沉積多晶硅，去除所述掩膜層以及多余的多晶硅，形成多晶硅柵； 在所述外延層內摻雜形成源摻雜區(qū)； 在所述襯底及所述外延層的表面形成電極。
2.如權利要求1所述的溝槽式場效應管制備方法，其特征在于，所述半導體襯底、所述外延層及所述源摻雜區(qū)均為第一半導體類型，所述體區(qū)為第二半導體類型。
3.如權利要求2所述的溝槽式場效應管制備方法，其特征在于，所述第一半導體類型為N型，所述第二半導體類型為P型。
4.如權利要求2所述的溝槽式場效應管制備方法，其特征在于，所述第一半導體類型為P型，所述第二半導體類型為N型。
5.如權利要求1所述的溝槽式場效應管制備方法，其特征在于，所述掩膜層包括在所述外延層表面依次形成的二氧化硅層及氮化硅層。
6.根據權利要求1至5任意一項所述的溝槽式場效應管制備方法，其特征在于，所述半導體襯底的摻雜濃度大于所述外延層的摻雜濃度，所述源摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述半導體襯底的摻雜濃度。
全文摘要
本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法在刻蝕形成溝槽并最終形成多晶硅柵極之前，首先形成體區(qū)，使得在形成溝槽之后，溝槽表面已經形成體區(qū)摻雜，通過熱氧化在溝槽內壁生成的柵氧化層的同時，由于熱氧化過程使得溝槽表面的離子摻雜濃度降低，而使通過本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法制備的場效應管成為常開型(耗盡型)場效應管。本發(fā)明的溝槽式場效應管制備方法通過工藝步驟順序的調換實現了從制備普通常關型(增強型)場效應管向制備常開型(耗盡型)場效應管的轉換，該方法相較于現有技術的溝槽式場效應管制備方法無附加的工藝步驟和成本，工藝簡單，易于實現。
文檔編號H01L21/336GK102184857SQ20111007657
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者克里絲, 彭樹根, 王顥 申請人:上海宏力半導體制造有限公司