一種溝槽型vdmos器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溝槽型VDMOS器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(VDMOS)包括平面型VDMOS和溝槽型VDM0S。溝槽型VDMOS是一種用途非常廣泛的功率器件，其漏源兩極分別設(shè)置在器件兩偵牝電流在器件內(nèi)部垂直流通，從而增加了電流密度，改善了額定電流，單位面積的導(dǎo)通電阻較小。
[0003]常規(guī)的溝槽型VDMOS器件的制造方法如圖1至圖7所示，其通常包括:1)在硅襯底I的外延層2表面形成初始氧化層10，通過光刻和刻蝕，在外延層2的內(nèi)部形成溝槽11 ；2)在形成有溝槽的硅襯底表面依次形成柵氧化層3和摻雜的多晶硅層4，多晶硅層4同時填充在整個溝槽內(nèi)部；3)刻蝕，去除溝槽外部的多晶硅層4后，進(jìn)行離子注入，從而在外延層2的內(nèi)部形成體區(qū)5 ;4)對形成有體區(qū)5的硅襯底進(jìn)行光刻，在形成具有源區(qū)圖形的光刻膠層12后，注入不同類型的離子，從而在外延層2內(nèi)部的溝槽兩側(cè)形成源區(qū)6 ;5)形成介質(zhì)層7、接觸孔和金屬層(包括正面金屬層8和背面金屬層9)。
[0004]溝槽型VDMOS器件的柵漏電容Cgd(即柵漏極之間的電容)主要是由溝槽底部的多晶硅/柵氧化層/外延層之間的寄生電容所形成(如圖7所示)，該電容會影響VDMOS器件的動態(tài)特性。為了降低該電容值，目前主要采取的方法是整體增加?xùn)叛趸瘜拥暮穸?，但是該方法會影響VDMOS器件的其他性能參數(shù)(如閾值電壓等)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種溝槽型VDMOS器件及其制造方法，該制造方法通過優(yōu)化VDMOS器件的柵極結(jié)構(gòu)，在不影響器件其他性能參數(shù)的情況下即可有效降低器件的柵漏電容；利用該制造方法制成的器件具有較低的柵漏電容。
[0006]本發(fā)明提供的一種溝槽型VDMOS器件的制造方法，至少包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0007]在具有溝槽的硅襯底表面形成氧化層；
[0008]在所述氧化層表面形成不摻雜的第一多晶硅層；
[0009]去除所述溝槽外部的第一多晶硅層和所述溝槽內(nèi)部的部分第一多晶硅，在所述溝槽底部保留部分第一多晶硅；
[0010]去除所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅上方的氧化層；
[0011 ] 在所述硅襯底表面形成柵氧化層；
[0012]在所述柵氧化層表面形成摻雜的第二多晶硅層。
[0013]本發(fā)明所述的制造方法對溝槽型VDMOS器件的柵極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過在溝槽內(nèi)部的摻雜多晶硅(即第二多晶硅層)與溝槽底部之間形成不摻雜的多晶硅(即溝槽底部保留的部分第一多晶硅)作為屏蔽，從而有效地降低了器件的柵漏電容，并且對器件的其他性能參數(shù)不會產(chǎn)生不利影響。在本發(fā)明中，如無特殊說明，所述溝槽外部指的是溝槽開口上方的整個區(qū)域，所述溝槽內(nèi)部指的是由溝槽內(nèi)壁與溝槽開口所圍成的區(qū)域。
[0014]本發(fā)明提供的溝槽型VDMOS器件的制造方法還包括在所述硅襯底上形成體區(qū)和源區(qū)的步驟，所述體區(qū)位于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上方(即所述體區(qū)的下表面高于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面)?？梢岳斫獾氖?，所述體區(qū)進(jìn)一步位于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅表面的柵氧化層的上方。
[0015]在本發(fā)明中，對形成所述體區(qū)和源區(qū)的步驟的順序并不嚴(yán)格限定，例如可以在形成所述第二多晶硅層并且在去除所述溝槽外部的第二多晶硅層后，再依次形成所述體區(qū)和源區(qū)。此外，在滿足溝槽型VDMOS器件基本性能的前提下，本發(fā)明對所述體區(qū)的下表面高于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面的程度并無嚴(yán)格限定，例如所述體區(qū)的下表面可以略高于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面。
[0016]進(jìn)一步地，所述氧化層的厚度可以為0.02?0.2um，所述柵氧化層的厚度可以為0.02?0.2um。所述氧化層和所述柵氧化層可以采用常規(guī)方法進(jìn)行生長，生長溫度可以為900 ?1100。。。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一多晶石圭層的厚度可以為0.2?0.8um,所述第—多晶石圭層的厚度可以為0.1?0.3um。所述第一多晶硅層和所述第二多晶硅層可以采用常規(guī)方法進(jìn)行生長，生長溫度可以為500?700°C。
[0018]本發(fā)明還提供一種制造溝槽型VDMOS器件的方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0019]在硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽；
[0020]在形成有所述溝槽的硅襯底表面形成氧化層；
[0021]在所述氧化層表面形成不摻雜的第一多晶硅層；
[0022]去除所述溝槽外部的第一多晶硅層和所述溝槽內(nèi)部的部分第一多晶硅，在所述溝槽底部保留部分第一多晶硅；
[0023]去除所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅上方的氧化層；
[0024]在所述硅襯底表面形成柵氧化層；
[0025]在所述柵氧化層表面形成摻雜的第二多晶硅層；
[0026]去除所述溝槽外部的第二多晶硅層，并在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)和源區(qū)；
[0027]在形成有所述體區(qū)和源區(qū)的硅襯底上形成介質(zhì)層、接觸孔和金屬層。
[0028]在本發(fā)明所述方法中，所述溝槽可以采用常規(guī)方法形成。例如，可以在硅襯底的外延層表面形成初始氧化層，并對所述初始氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，從而在初始氧化層上形成溝槽圖形，然后利用該具有溝槽圖形的初始氧化層作為掩膜對外延層進(jìn)行刻蝕，從而在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽；具體地，所述初始氧化層的生長溫度可以為900?1100°C，厚度可以為0.02?0.2um。
[0029]進(jìn)一步地，所述在形成有所述溝槽的硅襯底表面形成氧化層具體包括:在900?1100°C的溫度下在形成有所述溝槽的硅襯底表面生長厚度為0.02?0.2um的氧化層。
[0030]進(jìn)一步地，所述在所述氧化層表面形成不摻雜的第一多晶硅層具體包括:在500?700°C的溫度下在所述氧化層表面生長厚度為0.2?0.8um的不摻雜的第一多晶硅層。
[0031]進(jìn)一步地，所述在所述硅襯底表面形成柵氧化層具體包括:在900?110(TC的溫度下在所述硅襯底表面生長厚度為0.02?0.2um的氧化層。
[0032]進(jìn)一步地，所述在所述柵氧化層表面形成摻雜的第二多晶硅層具體包括:在500?700°C的溫度下在所述柵氧化層表面生長厚度為0.1?0.3um的摻雜的第二多晶硅層。
[0033]進(jìn)一步地，所述在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)具體包括:向所述硅襯底注入P型離子并退火，在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)，所述體區(qū)位于所述溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上方；其中，所述P型離子的能量為80?120KeV，劑量為113?1014/cm2，所述退火的溫度為1100?1200°C，時間為50?200分鐘。
[0034]進(jìn)一步地，所述在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成源區(qū)具體包括:向所述硅襯底注入N型離子，在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成源區(qū)，所述N型離子的能量為100?150KeV，劑量為115?11Vcm2。
[0035]進(jìn)一步地，所述介質(zhì)層包括不摻雜的娃玻璃和位于所述不摻雜的娃玻璃上的磷石圭玻璃。所述不摻雜的硅玻璃的厚度可以為0.2um，所述磷硅玻璃的厚度可以為0.8um。
[0036]本發(fā)明還提供一種溝槽型VDMOS器件,包括娃襯底,在所述娃襯底上設(shè)有溝槽,其中在所述溝槽底部的內(nèi)表面設(shè)有氧化層，在所述氧化層表面設(shè)有不摻雜的第一多晶硅層，在所述溝槽底部上方的內(nèi)表面和所述第一多晶硅層表面設(shè)有柵氧化層，在所述柵氧化層表面設(shè)有摻雜的第二多晶硅層(即優(yōu)化的柵極結(jié)構(gòu))。
[0037]進(jìn)一步地，所述溝槽型VDMOS器件還包括介質(zhì)層和金屬層，所述介質(zhì)層和金屬層可以為常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0038]本發(fā)明提供的溝槽型VDMOS器件的制造方法，通過優(yōu)化VDMOS器件的柵極結(jié)構(gòu)，可以有效降低器件的柵漏電容，并且不會對器件的其他性能參數(shù)產(chǎn)生不利影響，利用該方法制成的溝槽型VDMOS器件具有較低的柵漏電容。
【附圖說明】
[0039]圖1至圖7為現(xiàn)有技術(shù)的溝槽型VDMOS器件制造方法的制造流程示意圖；
[0040]圖8至圖17為本發(fā)明一實施方式的溝槽型VDMOS器件制造方法的制造流程示意圖。
【具體實施方式】
[0041]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]實施例
[0043]本發(fā)明的溝槽型VDMOS器件的制造方法，至少包括如下順序進(jìn)行的步驟:在具有溝槽的硅襯底表面形成氧化層；在氧化層表面形成不摻雜的第一多晶硅層；去除溝槽外部的第一多晶娃層和溝槽內(nèi)部的部分第一多晶娃，在溝槽底部保留部分第一多晶娃；去除溝槽底部保留的部分第一多晶硅上方的氧化層；在硅襯底表面形成柵氧化層；在柵氧化層表面形成摻雜的第二多晶硅層。本發(fā)明的制造方法對溝槽型VDMOS器件的柵極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過在溝槽內(nèi)部的摻雜多晶硅與溝槽底部之間形成不摻雜的多晶硅作為屏蔽，從而既可以有效降低溝槽型VDMOS器件的柵漏電容，又不會對溝槽型VDMOS器件的其他性能參數(shù)產(chǎn)生不利影響。
[0044]進(jìn)一步地，該制造方法還包括在硅襯底上形成體區(qū)和源區(qū)的步驟，體區(qū)位于溝槽底部保留的部分第一多晶硅的上方。其中，氧化層的厚度可以為0.02?0.2um ;柵氧化層的厚度可以為0.02?0.2um ;第一多晶石圭層的厚度可以為0.2?0.8um ;第—多晶娃層的厚度可以為0.1?0.3um。
[0045]具體地，本發(fā)明一實施方式的溝槽型VDMOS器件的制造方法具體包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0046]步驟1、在硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽；
[0047]具體地，硅襯底可以是本領(lǐng)域常規(guī)的具有外延層2的硅襯底1，例如外延片，也可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法在硅襯底I上生長出外延層2 ；
[0048]如圖1所示，形成溝槽的方法可以為:在硅襯底I的外延層2表面形成一層初始氧化層10，對初始氧化層10進(jìn)行光刻和刻蝕，在初始氧化