專利名稱：功率溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及功率溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOS)制作工藝。
背景技術(shù)：
功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管是在平面式MOS場(chǎng)效應(yīng)管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型功率 MOS管，具備導(dǎo)通電阻小、飽和電壓低、開關(guān)速度快、溝道密度高、芯片尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，是中低壓功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)展的主流，所述中低壓范圍通常為20V 300V之間。圖1為現(xiàn)有一種溝槽式功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該溝槽式功率MOS 場(chǎng)效應(yīng)管10在N+硅襯底11上生長(zhǎng)有一層N—外延層110，電子由源端12經(jīng)溝道13從襯底 11流出，漏極14從襯底11底面的金屬層引出。多晶硅柵15位于溝槽16中，在多晶硅柵 15側(cè)面及底面包圍有柵氧化層17，用于將多晶硅柵15隔離。通常圖1所示溝槽式功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的制作工藝流程包括步驟al，提供硅襯底；步驟a2，在硅襯底上生長(zhǎng)外延層；步驟a3，在外延層表面生長(zhǎng)硬掩膜氧化層，通過(guò)光刻，界定出溝槽腐蝕區(qū)域，并進(jìn)行硬掩膜氧化層腐蝕；步驟a4，基于硬掩膜氧化層進(jìn)行深溝槽刻蝕，形成犧牲氧化層，再將犧牲氧化層去除；步驟a5，通過(guò)熱氧化工藝，在常壓氧化爐中生長(zhǎng)柵氧化層；步驟a6，在柵氧化層表面墊積導(dǎo)電多晶硅；步驟a7，通過(guò)光刻，界定出導(dǎo)電多晶硅刻蝕區(qū)域，進(jìn)行多晶硅刻蝕；步驟a7，在整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成P—阱；步驟a8，通過(guò)光刻，界定出源極區(qū)域，進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成 N—區(qū)；步驟a9，于整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面墊積介質(zhì)層；步驟alO，通過(guò)光刻，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕；步驟all，墊積金屬層，通過(guò)光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕。上述步驟a5中，熱氧化工藝制作柵氧化層時(shí)，氧化速率由線性速率常數(shù)及拋物線速率常數(shù)確定，由于多晶硅不同晶向上的線性速率常數(shù)不同，因此不同晶向上氧化速率差別較大，導(dǎo)致在相同氧化時(shí)間內(nèi)，氧化速率小的晶向上柵氧化層厚度將地域氧化速率大的晶向上的柵氧化層厚度，在上述溝槽式功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作中，則表現(xiàn)出柵氧化層底部及底部拐角處的厚度大幅度低于柵氧化層側(cè)壁厚度的問(wèn)題，這使得采用上述工藝制作出的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管泄漏電流較大，降低了器件性能
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝，增加制作出的功率溝槽式MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的柵氧化層底部拐角處及底部的厚度，降低泄漏電流，提高器件性能。本發(fā)明提供的一種功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝流程中，采用氧化速率受晶向影響較小或不受其影響的工藝制作柵氧化層，降低不同晶向上柵氧化層厚度的差異，提高柵氧化層質(zhì)量，降低制作出的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管泄漏電流，提高器件性能。氧化速率受晶向影響較小或不受其影響的工藝有多種，例如各類化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)工藝。采用CVD工藝沉積功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵氧化層，由于柵氧化層是氣體在溝槽側(cè)壁和底部表面沉積出氧化層，而非與沉底化學(xué)反應(yīng)生成氧化層，因此其厚度與沉積時(shí)間正比，與溝槽側(cè)壁和底部表面材料即硅襯底材料的晶向無(wú)關(guān)或關(guān)聯(lián)度低，因此沉積出來(lái)的柵氧化層均勻性高。本發(fā)明提供的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝流程中，在制作柵氧化層時(shí)，可以采用多種CVD工藝，例如低壓CVD(LP CVD)工藝和等離子增強(qiáng)CVD(PECVD)工藝等。本發(fā)明尤其提供的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝流程中，在制作柵氧化層時(shí)，可以采用的LP CVD工藝包括高溫?zé)嵫趸?HTO)沉積工藝等。


圖1為現(xiàn)有一種溝槽式功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中溝槽式功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管在各制作流程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖2 圖7闡述本發(fā)明提供的技術(shù)方案。參照?qǐng)D2，步驟b 1，提供硅襯底20 ；參照?qǐng)D3，步驟1^2，在硅襯底20上生長(zhǎng)外延層21 ；該步驟中外延層21位于硅襯底 20表面，硅襯底20的摻雜濃度高于外延層21摻雜濃度；參照?qǐng)D4，步驟b3，在外延層21表面生長(zhǎng)硬掩膜氧化層22，并通過(guò)光刻，界定出溝槽腐蝕區(qū)域23，并進(jìn)行硬掩膜氧化層22腐蝕；該步驟中，硬掩膜氧化層22可以有多種結(jié)構(gòu)，例如二氧化硅層和氮化硅層的兩層結(jié)構(gòu)，氮化硅位于二氧化硅上方。硬掩膜氧化層22 較薄。參照?qǐng)D5，步驟b4，基于硬掩膜氧化層22進(jìn)行深溝槽刻蝕，刻蝕出深溝槽M，并去除硬掩膜氧化層22。步驟沾，形成犧牲氧化層，再將犧牲氧化層去除。參照?qǐng)D6，步驟M，通過(guò)HTO工藝，沉積柵氧化層沈；該步驟中柵氧化層沈厚度較佳為450埃-1200埃，反應(yīng)溫度為720-900攝氏度，操作壓力在0. I-ITorr之間，所用氣體較佳為SiH2Cl2及N2O,氣體反應(yīng)為SiH2Cl2+2N20- > Si02+N2+2HC1。在沉積時(shí)，反應(yīng)氣體 SiH2Cl2及N2O分別從反應(yīng)器的主氣流中，借助反應(yīng)氣體在主氣流及溝槽M表面及襯底20 表面的濃度差，以擴(kuò)散的形式，擴(kuò)散至溝槽M及襯底20表面；擴(kuò)散至表面的反應(yīng)氣體分子， 一部分將吸附在溝槽M及襯底20表面，當(dāng)反應(yīng)氣體在溝槽M表面及襯底20表面相會(huì)后， 借助溝槽M表面及襯底20表面提供的能量，將發(fā)生沉積反應(yīng)，沉積形成柵氧化層沈，所述沉積反應(yīng)包括上述氣體間的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物在溝槽M表面及襯底20表面的運(yùn)動(dòng)及沉積等。當(dāng)沉積反應(yīng)完成后，反應(yīng)的副產(chǎn)物及部分未參與反應(yīng)的氣體，將從溝槽M表面及襯底20表面解吸，流入主氣流中。上述未參與反應(yīng)的氣體、副產(chǎn)物及部分解吸的生成物將由CVD設(shè)備的抽氣裝置或真空系統(tǒng)抽離。上述步驟7采用HTO工藝形成柵氧化層，實(shí)際還可以有多種替代工藝，例如溫度低于400攝氏度的PECVD工藝等。參照?qǐng)D7，步驟b7，在柵氧化層沈表面墊積導(dǎo)電多晶硅27 ；并進(jìn)行后續(xù)常規(guī)步驟， 通過(guò)光刻，界定出導(dǎo)電多晶硅刻蝕區(qū)域，進(jìn)行多晶硅刻蝕；在整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成P—阱；通過(guò)光刻，界定出源極區(qū)域，進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入， 并進(jìn)行推阱形成N—區(qū)；于整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面墊積介質(zhì)層；通過(guò)光刻，界定出接觸孔區(qū)域， 并進(jìn)行氧化層刻蝕；以及墊積金屬層，通過(guò)光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕等工藝。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)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(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管制作工藝，其特征在于，包括步驟提供半導(dǎo)體襯底； 在半導(dǎo)體襯底中制作出溝槽； 在溝槽表面及襯底表面制作犧牲氧化層； 去除犧牲氧化層；采用化學(xué)氣相沉積工藝在溝槽表面及襯底表面沉積柵氧化層； 在柵氧化層上沉積多晶硅； 去除溝槽外的柵氧化層及多晶硅；依次摻雜形成溝道區(qū)及源摻雜區(qū)，并完成柵電極、源電極和漏電極的制作。
2.如權(quán)利要求所述的制作工藝，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積工藝為低壓化學(xué)氣相沉積工藝。
3.如權(quán)利要求2所述的制作工藝，其特征在于，所述低壓化學(xué)氣相沉積工藝為高溫氧化沉積工藝。
4.如權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，所述柵氧化層為450埃 1200埃、反應(yīng)溫度為720-900攝氏度、操作壓力在0. 1托爾-1托爾之間以及反應(yīng)氣體為SiH2Cl2及N20。
5.如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積工藝為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。
6.如權(quán)利要求9所述的制作工藝，其特征在于，所述等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝的反應(yīng)溫度低于400攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明提供了功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝，增加制作出的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵氧化層底部拐角處及底部的厚度，降低泄漏電流，提高器件性能。本發(fā)明提供的一種功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝流程中，采用氧化速率受晶向影響較小或不受其影響的工藝制作柵氧化層，降低不同晶向上柵氧化層厚度的差異，提高柵氧化層質(zhì)量，降低制作出的功率溝槽式MOS場(chǎng)效應(yīng)管泄漏電流，提高器件性能。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102280384SQ20111018707
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者劉憲周, 張怡 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司