帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率mos場效應(yīng)管制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，對單胞陣列中的源極接觸區(qū)依次采用光刻、刻蝕以及淀積金屬層制作工藝，且對單胞陣列中的源極接觸區(qū)的刻蝕是以同一次光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕+濕法腐蝕的組合方式進(jìn)行，使源極金屬層同時接觸源極區(qū)頂部的橫向接觸平臺和源極區(qū)側(cè)部的縱向接觸側(cè)面。本發(fā)明所述的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，增加源極金屬層與源極區(qū)的接觸面積，從而降低源極金屬接觸電阻，減少能量損耗，改善器件性能。
【專利說明】帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率MOS場效應(yīng)管的制造工藝，特別涉及帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法。所述功率MOS場效應(yīng)管即金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET0
【背景技術(shù)】
[0002]在功率MOS場效應(yīng)管的性能指標(biāo)中，導(dǎo)通電阻(Rdson)是一個非常重要的參數(shù)，它的大小直接關(guān)系到器件(指功率MOS場效應(yīng)管)的能量損耗大小，而且隨著器件尺寸的縮小，導(dǎo)通電阻的重要性就更加突出，導(dǎo)通電阻的大小關(guān)系到器件性能的好壞。
[0003]理論上功率MOS場效應(yīng)管工作時，其導(dǎo)通電阻與能量損耗成線性關(guān)系，導(dǎo)通電阻越大器件開關(guān)時的能量損耗越大，因此人們在設(shè)計和制造功率MOS場效應(yīng)管時，都希望盡可能的降低導(dǎo)通電阻，以減少器件的能量損耗。
[0004]功率MOS場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻由外延層電阻、溝道電阻、金屬接觸電阻等幾部分構(gòu)成，其中所述金屬接觸電阻包括:源極金屬接觸電阻、漏極金屬接觸電阻等，因此降低源極金屬接觸電阻可以有效降低導(dǎo)通電阻。
[0005]在現(xiàn)有的功率MOS場效應(yīng)管器件中，源極金屬層與源極區(qū)的接觸方式有兩種:第一種，器件單胞中的源極金屬層與源極區(qū)上表面的小平臺接觸，源極金屬層與源極區(qū)的接觸面僅僅局限于該小平臺的面積，若增大小平臺的面積，就會使器件的面積增加，從而增加器件的成本或影響器件的性能；第二種，器件單胞中的源極金屬層依靠源極溝槽與源極區(qū)的側(cè)壁接觸，源極金屬層與源極區(qū)的接觸面僅僅為源極區(qū)的側(cè)壁的面積。這兩種接觸方式所能提供的接觸面積均較小，因此等效接觸電阻較大，不利于降低器件的導(dǎo)通電阻以及提高器件的可靠性。
[0006]隨著市場競爭的加劇，對半導(dǎo)體器件制造成本控制的要求也越來越高，如何在不增加制造成本的前提下，提高器件性能(如特征導(dǎo)通電阻(Specific Rdson)、AC參數(shù)、DC參數(shù)等)是企業(yè)和生產(chǎn)廠商的努力方向，因此能否設(shè)計和制造出一種低成本和高性能的功率MOS場效應(yīng)管器件是相關(guān)企業(yè)所面臨的最主要問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，通過一種低成本的方式來增加源極金屬層與源極區(qū)(N+或P+)的接觸面積，從而降低功率MOS場效應(yīng)管的源極金屬接觸電阻，減少能量損耗，改善器件性能。
[0008]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0009]帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:對單胞陣列中的源極接觸區(qū)依次采用光刻、刻蝕以及淀積金屬層制作工藝，且對單胞陣列中的源極接觸區(qū)的刻蝕是以同一次光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕+濕法腐蝕的組合方式進(jìn)行，使源極金屬層同時接觸源極區(qū)頂部的橫向接觸平臺和源極區(qū)側(cè)部的縱向接觸側(cè)面，所述組合方式為:
[0010]第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8、源極區(qū)氧化層11和第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽10 ；
[0011]第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成源極頂部的橫向接觸平臺；
[0012]或所述組合方式為:
[0013]第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11 ；
[0014]第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成源極頂部的橫向接觸平臺；
[0015]第三步，干法縱向刻蝕第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽10。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述功率MOS場效應(yīng)管為N或P型溝槽式功率MOS場效應(yīng)管，或?yàn)镹或P型平面式功率MOS場效應(yīng)管,或?yàn)榻^緣柵雙極晶體管。
[0017]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕方法時，縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8、源極區(qū)氧化層11以及第一主面，刻蝕深度至第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)下方的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位置，形成源極接觸區(qū)溝槽10，該源極接觸區(qū)溝槽10的側(cè)向形成有與第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸側(cè)面，該源極接觸區(qū)溝槽10的底部形成有與第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸底面；
[0018]以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用濕法腐蝕方法時，橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)頂部的橫向接觸平臺。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對于N型MOS場效應(yīng)管,第一導(dǎo)電類型指N型,第二導(dǎo)電類型指P型；對于P型MOS場效應(yīng)管，第一導(dǎo)電類型指P型，第二導(dǎo)電類型指N型。
[0020]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了避免絕緣介質(zhì)層下的源極區(qū)氧化層產(chǎn)生橫向空洞，在濕法腐蝕過程中，濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率。
[0021]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了滿足濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率，所述濕法腐蝕液采用氫氟酸水溶液或緩沖氫氟酸水溶液。
[0022]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述氫氟酸水溶液由氫氟酸和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為2%?45%，
[0023]所述緩沖氫氟酸水溶液由氫氟酸、氟化銨和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為
0.091%?12%。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述絕緣介質(zhì)層8可以是硼磷硅玻璃、磷硅玻璃或二氧化硅。
[0025]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述源極區(qū)氧化層11包含有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入后，通過高溫推結(jié)時在第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)上表面形成的氧化層以及剩余的柵氧氧化層，這種氧化層為摻雜的二氧化娃層，雜質(zhì)為第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，干法刻蝕為:等離子體刻蝕、離子束刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕方法。
[0027]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0028]1、本發(fā)明只采用一次光刻并且結(jié)合干法刻蝕和濕法腐蝕工藝，就能使源極金屬層同時接觸源極區(qū)頂部的橫向接觸平臺和源極區(qū)側(cè)部的縱向接觸側(cè)面(參見圖1、2)，而現(xiàn)有技術(shù)至少需要采用兩次光刻，相比之下，本發(fā)明是以低成本的方式獲得了增大源極金屬層與源極區(qū)接觸面積的效果，從而降低功率MOS場效應(yīng)管的源極金屬接觸電阻，減少能量損耗，改善器件性能。
[0029]2、本發(fā)明采用濕法腐蝕方法，橫向同時刻蝕絕緣介質(zhì)層和源極區(qū)氧化層工藝中，通過控制濕法腐蝕液中氫氟酸的濃度來保證絕緣介質(zhì)層的橫向腐蝕速率大于或等于源極區(qū)氧化層的橫向腐蝕速率，從而保證絕緣介質(zhì)層下方的源極區(qū)氧化層不出現(xiàn)側(cè)向空洞(參見圖2中的源極區(qū)氧化層11部位，當(dāng)該部位的橫向腐蝕速率大于上方的絕緣介質(zhì)層8的腐蝕速率時會出現(xiàn)側(cè)向空洞)，使源極金屬能夠順利填充源極接觸區(qū)，尤其是與源極區(qū)氧化層的接觸不留下空洞，以免產(chǎn)生漏電流導(dǎo)致器件失效。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]本發(fā)明有如下附圖:
[0031]圖1為本發(fā)明功率MOS場效應(yīng)管剖面示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明功率MOS場效應(yīng)管源極接觸區(qū)制造工藝原理示意圖；
[0033]圖3(a)?3(g)為采用本發(fā)明所述方法制造平面式功率MOS場效應(yīng)管的流程示意圖。
[0034]附圖標(biāo)記:
[0035]1、N型襯底；2、N-外延層；3、場氧化層；4、柵氧化層；5、導(dǎo)電多晶娃；6、P-摻雜區(qū)；7、N+摻雜區(qū)；8、絕緣介質(zhì)層；9、金屬層；10、源極接觸區(qū)溝槽；11、源極區(qū)氧化層；12、源極接觸區(qū)光刻圖形(光刻膠阻擋層)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0037]本發(fā)明所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其技術(shù)核心是:通過一種低成本的方式，來增加源極接觸區(qū)的源極金屬層與源極區(qū)(N+或P+)的接觸面積，從而降低功率MOS場效應(yīng)管的源極金屬接觸電阻，減少能量損耗。
[0038]本發(fā)明所述制造方法可制造帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)，對功率MOS場效應(yīng)管的源極接觸區(qū)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，適用于N或P型溝槽式功率MOS場效應(yīng)管，也適用于N或P型平面式功率MOS場效應(yīng)管，同時還適用于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，其中包括平面式IGBT和溝槽式IGBT，比如穿通型(PT型)、非穿通型(NPT型)和場截止型(F-stop型)。
[0039]本發(fā)明所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，對單胞陣列中的源極接觸區(qū)依次采用光刻、刻蝕以及淀積金屬層制作工藝，且對單胞陣列中的源極接觸區(qū)的刻蝕是以同一次光刻圖形為掩膜(即只采用一次光刻)，采用干法刻蝕+濕法腐蝕的組合方式進(jìn)行，使源極金屬層同時接觸源極區(qū)頂部的橫向接觸平臺和源極區(qū)側(cè)部的縱向接觸側(cè)面，所述組合方式為:
[0040]第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8、源極區(qū)氧化層11和第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽10 ；
[0041]第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成源極頂部的橫向接觸平臺；
[0042]或所述組合方式為:
[0043]第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11 ；
[0044]第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成源極頂部的橫向接觸平臺；
[0045]第三步，干法縱向刻蝕第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽10。
[0046]光刻和淀積金屬層均采用現(xiàn)有公知技術(shù)實(shí)施，不再詳述。
[0047]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕方法時，縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8、源極區(qū)氧化層11以及第一主面，刻蝕深度至第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)下方的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位置，形成源極接觸區(qū)溝槽10，該源極接觸區(qū)溝槽10的側(cè)向形成有與第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸側(cè)面，該源極接觸區(qū)溝槽10的底部形成有與第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸底面；
[0048]以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用濕法腐蝕方法時，橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，形成第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)頂部的橫向接觸平臺。
[0049]本發(fā)明適用于平面式功率MOS場效應(yīng)管和溝槽式功率MOS場效應(yīng)管兩種結(jié)構(gòu)類型，其中，“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”兩者中，對于N型MOS場效應(yīng)管第一導(dǎo)電類型指N型，第二導(dǎo)電類型指P型；對于P型MOS場效應(yīng)管正好相反，第一導(dǎo)電類型指P型，第二導(dǎo)電類型指N型。本發(fā)明同樣適用于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0050]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了避免絕緣介質(zhì)層下的源極區(qū)氧化層產(chǎn)生橫向空洞，在濕法腐蝕過程中，濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率。
[0051]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了滿足濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率，所述濕法腐蝕液采用氫氟酸水溶液或緩沖氫氟酸水溶液，
[0052]所述氫氟酸水溶液由氫氟酸和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為2%?45%，
[0053]所述緩沖氫氟酸水溶液由氫氟酸、氟化銨和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為
0.091%?12%。
[0054]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述絕緣介質(zhì)層8可以是硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)或二氧化硅(S12)。
[0055]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述源極區(qū)氧化層11包含有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入后，通過高溫推結(jié)時在第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)上表面形成的氧化層以及剩余的柵氧氧化層，這種氧化層為摻雜的二氧化娃層，雜質(zhì)為第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)。
[0056]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，干法刻蝕是以氣體為主要媒體的刻蝕方法，其中，主要有等離子體刻蝕、離子束刻蝕和反應(yīng)離子刻蝕方法。
[0057]等離子體刻蝕是在真空反應(yīng)室內(nèi)充入反應(yīng)氣體，電源能量在反應(yīng)室中創(chuàng)建一個高頻電場，將混合氣體激發(fā)成為等離子狀態(tài)，通過化學(xué)反應(yīng)完成刻蝕。
[0058]離子束刻蝕也叫濺射刻蝕，它是一種物理工藝，刻蝕時晶片被固定在真空反應(yīng)室內(nèi)負(fù)極固定器上，隨后向反應(yīng)室內(nèi)導(dǎo)入氬氣流，氬氣便受到一對陰陽極的高能電子束流的作用，被離子化為帶正電荷的高能狀態(tài)，從而被吸向負(fù)極固定器上晶片，并且不斷被加速而轟擊進(jìn)入暴露的晶片部分，從晶片表面炸掉一小部分。
[0059]反應(yīng)離子刻蝕結(jié)合了等離子體刻蝕和離子束刻蝕的原理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上和等離子體刻蝕相似，同時具有離子打磨能力。
[0060]以下為實(shí)施例。
[0061]實(shí)施例一:一種帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法,該方法對源極接觸區(qū)制作工藝的特點(diǎn)是:以同一次光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕+濕法腐蝕工藝來實(shí)現(xiàn)。而整個器件的制造方法如圖3(a)?3(g)所示，具體包括下列工藝步驟:
[0062](I)提供N型的具有兩個相對主面的半導(dǎo)體硅片，如圖3(a)該半導(dǎo)體硅片由N型襯底I和N-外延層2構(gòu)成。
[0063](2)于第一主面上形成場氧化層3,見圖3(a)。
[0064](3)選擇性的掩蔽和刻蝕場氧化層3以及形成柵氧化層4，見圖3 (b)。
[0065](4)于柵氧化層4上形成一層導(dǎo)電多晶娃5,見圖3 (C)。
[0066](5)選擇性的掩蔽和刻蝕導(dǎo)電多晶娃5,使部分導(dǎo)電多晶娃5形成柵極,見圖3(d)。
[0067](6)以作為柵極的導(dǎo)電多晶硅5作為自對準(zhǔn)阻擋層，對第一主面進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入，并通過推結(jié)形成P-摻雜區(qū)6，見圖3 (d)。
[0068](7)以作為柵極的導(dǎo)電多晶硅5作為自對準(zhǔn)阻擋層，對第一主面進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入，并通過推結(jié)形成作為源極的N+摻雜區(qū)7以及位于N+摻雜區(qū)7上表面的源極區(qū)氧化層11，所述N+摻雜區(qū)7位于P-摻雜區(qū)6內(nèi)部的上方，見圖3(d)。
[0069](8)淀積絕緣介質(zhì)層8，如硼磷硅玻璃(BPSG)，見圖3 (e)。
[0070](9)于絕緣介質(zhì)層8上作選擇性的掩蔽，形成源極接觸區(qū)光刻圖形12，見圖2所
/Jn ο
[0071](10)以源極接觸區(qū)光刻圖形12為掩膜，采用干法刻蝕方法，縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層8、源極區(qū)氧化層11以及第一主面，見圖2和圖3 (f)，刻蝕深度至N+摻雜區(qū)7下方的P-摻雜區(qū)6位置(其深入硅層內(nèi)深度在0.0lum?1um之間)，形成源極接觸區(qū)溝槽10，該溝槽的側(cè)向形成有與N+摻雜區(qū)7的接觸側(cè)面，底部形成有與P-摻雜區(qū)6的接觸底面。
[0072](11)接著，還以源極接觸區(qū)光刻圖形12為掩膜，采用濕法腐蝕方法，橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層8和源極區(qū)氧化層11，見圖2和圖3 (f)，形成N+摻雜區(qū)7頂部的橫向接觸平臺；所述濕法腐蝕液采用氫氟酸水溶液或緩沖氫氟酸水溶液，所述氫氟酸水溶液由氫氟酸和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為2%?45%，所述緩沖氫氟酸水溶液由氫氟酸、氟化銨和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為0.091%?12%。
[0073]比如，濕法腐蝕液采用質(zhì)量濃度為49%的氫氟酸(HF)時，需要加水稀釋成氫氟酸水溶液，兩者的體積比為HF (49% ): H2O= I: 0.1?1: 30，經(jīng)換算(49%的HF相對密度為1.18)氫氟酸的質(zhì)量濃度為2%?45%。
[0074]再比如，濕法腐蝕液緩沖氫氟酸溶液(BOE)[其中，HF的質(zhì)量濃度1.64%?
13.1%；NH4F的質(zhì)量濃度為29.5%?38.7% ]時，需要加水稀釋成緩沖氫氟酸水溶液，兩者的體積比為BOE =H2O = I: 0.1?1: 20，經(jīng)換算(Β0Ε相對密度為1.18)氫氟酸的質(zhì)量濃度為 0.091%?12%。
[0075]在濕法腐蝕時腐蝕液中含HF濃度的具體選擇要保證腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的橫向腐蝕速率大于或等于源極區(qū)氧化層橫向腐蝕速率，避免源極區(qū)氧化層出現(xiàn)側(cè)向空洞。而這一點(diǎn)要根據(jù)絕緣介質(zhì)層和源極區(qū)氧化層的材料確定。一般絕緣介質(zhì)層為硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)或二氧化硅(S12)。源極區(qū)氧化層為摻雜的二氧化硅。
[0076](12)于絕緣介質(zhì)層8表面以及源極接觸區(qū)溝槽10中形成金屬層9，見圖3(g)，其中，源極接觸區(qū)內(nèi)的金屬一方面通過所述接觸平臺和所述接觸側(cè)面同時與N+摻雜區(qū)7接觸，另一方面通過所述接觸底面與P-摻雜區(qū)6接觸。
[0077](13)選擇性的掩蔽和刻蝕金屬層9。
[0078]雖然上述實(shí)例是以N型MOS場效應(yīng)管來加以描述的，但本發(fā)明也適用于P型MOS場效應(yīng)管，其中僅需將P改為N，N改為P即可，同時對柵極是溝槽結(jié)構(gòu)的MOS場效應(yīng)管同時適用。
[0079]對于功率MOS場效應(yīng)管，其主要是在保證良好的器件性能前提下，通過降低器件的制造成本來提高市場的競爭力。本發(fā)明提供的一種帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，主要特點(diǎn)是僅使用一次光刻并且結(jié)合干法和濕法刻蝕工藝就能達(dá)到增大源極接觸面積的效果，而第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)是利用導(dǎo)電多晶硅層或場氧化硅層作為自對準(zhǔn)阻擋層通過離子注入和推結(jié)來完成，無需額外增加光刻，這樣整個器件的制造工藝僅使用了四次光刻來完成。相比之下，而傳統(tǒng)功率MOS場效應(yīng)管需要六次或六次以上光刻來完成制造，因此本發(fā)明不僅源極具有較小的接觸電阻以及較好的器件性能，而且制造成本較低。
[0080]此外，本發(fā)明的源極接觸區(qū)的制造方法不僅限于上述描述，允許有種種變形，而導(dǎo)致與本制造方法相同，均在本發(fā)明保護(hù)內(nèi)，同樣適用于IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，這里不再舉例說明。
[0081]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:對單胞陣列中的源極接觸區(qū)依次采用光刻、刻蝕以及淀積金屬層制作工藝，且對單胞陣列中的源極接觸區(qū)的刻蝕是以同一次光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕+濕法腐蝕的組合方式進(jìn)行，使源極金屬層同時接觸源極區(qū)頂部的橫向接觸平臺和源極區(qū)側(cè)部的縱向接觸側(cè)面，所述組合方式為: 第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層(8)、源極區(qū)氧化層(11)和第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽(10)； 第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層(8)和源極區(qū)氧化層(11)，形成源極頂部的橫向接觸平臺； 或所述組合方式為: 第一步，干法縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層(8)和源極區(qū)氧化層(11)； 第二步，濕法橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層(8)和源極區(qū)氧化層(11)，形成源極頂部的橫向接觸平臺； 第三步，干法縱向刻蝕第一主面，形成源極接觸區(qū)溝槽(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:所述功率MOS場效應(yīng)管為N或P型溝槽式功率MOS場效應(yīng)管，或?yàn)镹或P型平面式功率MOS場效應(yīng)管,或?yàn)榻^緣柵雙極晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用干法刻蝕方法時，縱向連續(xù)刻蝕絕緣介質(zhì)層(8)、源極區(qū)氧化層(11)以及第一主面，刻蝕深度至第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)下方的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位置，形成源極接觸區(qū)溝槽(10)，該源極接觸區(qū)溝槽(10)的側(cè)向形成有與第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸側(cè)面，該源極接觸區(qū)溝槽(10)的底部形成有與第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的接觸底面； 以源極接觸區(qū)光刻圖形為掩膜，采用濕法腐蝕方法時，橫向同時腐蝕絕緣介質(zhì)層(8)和源極區(qū)氧化層(11)，形成第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)頂部的橫向接觸平臺。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:對于N型MOS場效應(yīng)管，第一導(dǎo)電類型指N型，第二導(dǎo)電類型指P型；對于P型MOS場效應(yīng)管，第一導(dǎo)電類型指P型，第二導(dǎo)電類型指N型。
5.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:為了避免絕緣介質(zhì)層下的源極區(qū)氧化層產(chǎn)生橫向空洞，在濕法腐蝕過程中，濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率。
6.如權(quán)利要求5所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:為了滿足濕法腐蝕液對絕緣介質(zhì)層的腐蝕速率大于或等于對源極區(qū)氧化層的腐蝕速率，所述濕法腐蝕液采用氫氟酸水溶液或緩沖氫氟酸水溶液。
7.如權(quán)利要求6所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:所述氫氟酸水溶液由氫氟酸和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為2%?45%， 所述緩沖氫氟酸水溶液由氫氟酸、氟化銨和水組成，其中氫氟酸的質(zhì)量濃度為0.091%?12%。
8.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)層(8)可以是硼磷硅玻璃、磷硅玻璃或二氧化硅。
9.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于:所述源極區(qū)氧化層(11)包含有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入后，通過高溫推結(jié)時在第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)上表面形成的氧化層以及剩余的柵氧氧化層，這種氧化層為摻雜的二氧化娃層，雜質(zhì)為第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1所述的帶有溝槽式源極結(jié)構(gòu)的功率MOS場效應(yīng)管制造方法，其特征在于，干法刻蝕為:等離子體刻蝕、離子束刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕方法。
【文檔編號】H01L21/28GK104241133SQ201310314819
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】俞國慶, 吳勇軍 申請人:俞國慶