專利名稱：一種可提高柵極氧化層均勻性的功率mos管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種可提高柵極氧化層均勻性的功 率MOS管的制作方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的MOS管，其柵極、源極和漏極在同一水平面上(即水平溝道)，此 種結(jié)構(gòu)在制造時(shí)非常方便，但因源極和漏極之間距離太近而無(wú)法滿足大功率晶 體管的需求，為了滿足大功率晶體管的需求，20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)了具有垂直 溝道的MOS管(即功率MOS管)，其不僅繼承了水平溝道MOS管輸入阻抗高、 驅(qū)動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)，還具有耐壓高、工作電流大、輸出功率高、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu) 點(diǎn)。參見(jiàn)圖1,顯示了功率MOS管的剖視圖，如圖所示，所述功率M0S管1的柵 極溝槽為U型槽，所述功率MOS管1包括漏極區(qū)10、外延層11、柵極凹槽(未 圖示)、柵極氧化層12、柵極13、反型襯底14、源極區(qū)15、柵極電極16、源 極電極17和漏極電極18，其中，外延層11和源極區(qū)15與漏極區(qū)IO摻雜類型 相同，反型襯底14與漏極區(qū)IO摻雜類型相反。以下將結(jié)合圖1詳述現(xiàn)有的功率MOS管1的制作方法，該功率MOS管制作 在硅襯底上，所述方法包括以下步驟(a)對(duì)硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s制成漏極區(qū)10; (b)制作與漏極區(qū)10摻雜類型相同且輕摻雜的外延層11; (c)在外延層11 上光刻并刻蝕出柵極凹槽(未圖示)，所述柵極凹槽的深度大于反型襯底14和 源極區(qū)15的總厚度，所述柵級(jí)凹槽的深寬比大于1.5; ( d )通過(guò)干氧氧化制作 預(yù)定厚度的柵極氧化層12，其中，氧化溫度為1100攝氏度，氧化時(shí)間為20至 30分鐘，氧氣流量為10升/分鐘；(e )在所述柵極凹槽中制作柵極13; ( f ) 在外延層11上制作與漏極區(qū)IO摻雜類型相反的反型襯底14; (g)在反型襯底 14上制作與漏極區(qū)10摻雜類型相同且重?fù)诫s的源極區(qū)15; (h)制作柵極電極16、源極電極17和漏極電極18。試驗(yàn)證明，柵極氧化層12的膜厚均勻率(膜厚均勻率=凹槽底部氧化層厚 度+凹槽頂部氧化層厚度)小于75%時(shí)，功率M0S管漏電流增大或易被擊穿。 通過(guò)上述步驟(d )制作的一冊(cè)極氧化層12的膜厚均勻率均小于75%，故通過(guò)上述 方法制作的功率M0S管1漏電流大且極易被擊穿。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可提高柵極氧化層均勻性的功率M0S管的制作 方法，通過(guò)所述方法可大大提高柵極氧化層的均勻性。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種可提高柵極氧化層均勻性的功率M0S管 的制作方法，該功率MOS管制作在硅襯底上，該方法包括以下步驟(l)通過(guò) 對(duì)硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s來(lái)制作漏極區(qū)；(2 )制作一與該漏極區(qū)摻雜類型相同且輕 摻雜的外延層；(3 )光刻并刻蝕出柵極凹槽；(4 )通過(guò)干氧氧化制作預(yù)定厚 度的柵極氧化層；(5 )在該柵極凹槽中制作柵極；(6 )在該外延層上制作一 與該漏極區(qū)摻雜類型相反的反型襯底；(7 )在該反型襯底上制作一與該漏極區(qū) 摻雜類型相同且重?fù)诫s的源極區(qū)；(8)制作柵極電極、源極電極和漏極電極； 其中，該柵極凹槽的深度大于反型襯底和源極區(qū)的總厚度；在步驟(4)中，通 過(guò)流量范圍為15至18升/分鐘的氧氣進(jìn)行干氧氧化。在上述的可提高柵極氧化層均勻性的功率M0S管的制作方法中，在步驟(4 ) 中，氧化溫度為1100攝氏度，氧化時(shí)間為20至30分鐘。在上述的可提高棚-極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法中，該柵極凹 槽為U型槽，該U型槽的深寬比大于l. 5。在上述的可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法中，該預(yù)定厚 度為600埃。在上述的可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法中，該柵極為 多晶硅柵極。與現(xiàn)有技術(shù)中采用較小流量的氧氣而生成厚度極度不均的柵極氧化層相 比，本發(fā)明將氧氣流量從10升/分鐘提高到15至18升/分鐘，從而改善了柵極 氧化層的均勻性，避免了柵極氧化層厚度極度不均所造成的功率MOS管的漏電或擊穿。


本發(fā)明的可提高柵極氧化層均勻性的功率M0S管的制作方法由以下的實(shí)施 例及附圖給出。圖1為功率M0S管的剖視圖；圖2為本發(fā)明的可提高柵極氧化層均勻性的功率M0S管的制作方法的流程圖；圖3為完成圖2中步驟S20后的功率MOS管的剖視圖； 圖4為完成圖2中步驟S21后的功率M0S管的剖視圖； 圖5為完成圖2中步驟S22后的功率M0S管的剖視圖； 圖6為完成圖2中步驟S23后的功率MOS管的剖視圖； 圖7為完成圖2中步驟S24后的功率MOS管的剖^L圖； 圖8為完成圖2中步驟S25后的功率MOS管的剖視圖； 圖9為完成圖2中步驟S26后的功率M0S管的剖視圖； 圖IO為完成圖2中步驟S27后的功率MOS管的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下將對(duì)本發(fā)明的可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明的可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管制作在硅襯底上，參見(jiàn)圖2, 本發(fā)明的可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法首先進(jìn)行步驟S20, 通過(guò)對(duì)硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s來(lái)制作漏極區(qū)，其中，當(dāng)制作N溝道功率MOS管時(shí)對(duì) 硅襯底進(jìn)行N型重?fù)诫s，當(dāng)制作P溝道功率MOS管時(shí)對(duì)硅襯底進(jìn)行P型重?fù)诫s。 在本實(shí)施例中，以制作N溝道功率MOS管為例進(jìn)行說(shuō)明，故對(duì)硅襯底進(jìn)行N型 重?fù)诫s。參見(jiàn)圖3,顯示了本實(shí)施例完成步驟S20后的功率MOS管的剖視圖，圖中所 示的漏極區(qū)30被進(jìn)行了 N型重?fù)诫s。接著繼續(xù)步驟S21,制作一與所述漏極區(qū)摻雜類型相同且輕摻雜的外延層。參見(jiàn)圖4，配合參見(jiàn)圖3，圖4顯示了本實(shí)施例完成步驟S21后的功率M0S管的 剖視圖，如圖所示，外延層31制作在漏極區(qū)30之上，所述外延層31為N型輕 摻雜外延。接著繼續(xù)步驟S22，在外延層上光刻并刻蝕出柵極凹槽。參見(jiàn)圖5，配合參 見(jiàn)圖3和圖4，圖5顯示了本實(shí)施例完成步驟S22后的功率MOS管的剖視圖，如 圖所示，柵極凹槽32為U型槽，所述U型槽的深寬比大于1. 5。接著繼續(xù)步驟S23，通過(guò)干氧氧化制作預(yù)定厚度的柵極氧化層，其中，通過(guò) 流量范圍為15至18升/分鐘的氧氣進(jìn)行干氧氧化。在本實(shí)施例中，氧化溫度為 IIOO攝氏度，氧化時(shí)間為20至30分鐘，所述預(yù)定厚度為600埃。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)氧氣的流量為15至18升/分鐘時(shí)，膜厚均勻率(膜厚均勻率 =柵極凹槽32底部柵極氧化層厚度+柵極凹槽32頂部柵極氧化層厚度)均大于 75%，從而避免了由于柵極氧化層厚度的極度不均勻所導(dǎo)致的功率MOS管漏電流 增大或易被擊穿的現(xiàn)象出現(xiàn)。參見(jiàn)圖6,配合參見(jiàn)圖3至圖5，圖6顯示了本實(shí)施例完成步驟S23后的功 率MOS管的剖視圖，如圖所示，柵極氧化層33分布在柵極凹槽32表面，且柵 極氧化層33的膜厚均勻率大于75%。接著繼續(xù)步驟S24，在所述柵極凹槽中制作柵極。參見(jiàn)圖7,配合參見(jiàn)圖3 至圖6，圖7顯示了本實(shí)施例完成步驟S24后的功率M0S管的剖視圖，如圖所示， 柵極34在柵極凹槽32中，所述柵極34為多晶硅柵極。接著繼續(xù)步驟S25,在外延層上制作一與所述漏極區(qū)摻雜類型相反的反型襯 底。參見(jiàn)圖8，配合參見(jiàn)圖3至圖7，圖8顯示了本實(shí)施例完成步驟S25后的功 率MOS管的剖視圖，反型襯底35在外延層31上，所述反型襯底35為P型襯底。接著繼續(xù)步驟S26，在反型襯底上制作一與所述漏極區(qū)摻雜類型相同且重?fù)?雜的源極區(qū)。參見(jiàn)圖9，配合參見(jiàn)圖3至圖8,圖9顯示了本實(shí)施例完成步驟S26 后的功率MOS管的剖視圖，源極區(qū)36在反型襯底35上，且源極區(qū)36被進(jìn)行了 N型重?fù)诫s。接著繼續(xù)步驟S27，制作柵極電極、源極電極和漏極電極。 參見(jiàn)圖10,配合參見(jiàn)圖3至圖9，圖10顯示了本實(shí)施例完成步驟S27后的 功率MOS管的剖視圖，如圖所示，柵極電極37制作在柵極34上，源極電極38制作在反型襯底35與源極區(qū)36交界處上，漏極電極39制作在漏極區(qū)30的背 面；此時(shí)，由漏極區(qū)30、外延層31、柵極凹槽32、柵極氧化層33、柵極34、 反型襯底35、源極區(qū)36、柵極電極37、源極電極38和漏極電極39組成的功率 M0S管3被制作完成。需說(shuō)明的是，上述柵極凹槽32的深度大于反型襯底35和源極區(qū)36的總厚度。綜上所述，本發(fā)明將氧氣流量從10升/分鐘提高到15至18升/分鐘，從而 改善了柵極氧化層33的均勻性，避免了柵極氧化層33厚度極度不均所造成的 功率MOS管3的漏電或擊穿。
權(quán)利要求
1. 一種可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法，該功率MOS管制作在硅襯底上，該方法包括以下步驟(1)通過(guò)對(duì)硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s來(lái)制作漏極區(qū)；(2)制作一與該漏極區(qū)摻雜類型相同且輕摻雜的外延層；(3)光刻并刻蝕出柵極凹槽；(4)通過(guò)干氧氧化制作預(yù)定厚度的柵極氧化層；(5)在該柵極凹槽中制作柵極；(6)在該外延層上制作一與該漏極區(qū)摻雜類型相反的反型襯底；(7)在該反型襯底上制作一與該漏極區(qū)摻雜類型相同且重?fù)诫s的源極區(qū)；(8)制作柵極電極、源極電極和漏極電極；其中，該柵極凹槽的深度大于反型襯底和源極區(qū)的總厚度；其特征在于，在步驟(4)中，通過(guò)流量范圍為15至18升/分鐘的氧氣進(jìn)行干氧氧化。
2、 如權(quán)利要求1所述的可提高柵極氧化層均勻性的溝槽型M0S管的制作方 法，其特征在于，在步驟(4)中，氧化溫度為1100攝氏度，氧化時(shí)間為20至 30分鐘。
3、 如權(quán)利要求1所述的可提高柵極氧化層均勻性的溝槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，該柵極凹槽為U型槽。
4、 如權(quán)利要求3所述的可提高柵極氧化層均勻性的溝槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，該U型槽的深寬比大于1.5。
5、 如權(quán)利要求1所述的可提高柵極氧化層均勻性的溝槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，該預(yù)定厚度為600埃。
6、 如權(quán)利要求1所述的可提高柵極氧化層均勻性的溝槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，該斥冊(cè)極為多晶硅柵極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可提高柵極氧化層均勻性的功率MOS管的制作方法，該功率MOS管制作在硅襯底上?，F(xiàn)有制作方法中氧氣流量較小致使制作出的柵極氧化層厚度極度不均而易使MOS管漏電或擊穿。本發(fā)明的制作方法先通過(guò)對(duì)硅襯底進(jìn)行重?fù)诫s來(lái)制作漏極區(qū)；然后制作與該漏極區(qū)摻雜類型相同且輕摻雜的外延層；接著光刻并刻蝕出柵極凹槽；之后通過(guò)干氧氧化制作柵極氧化層，其中，通過(guò)流量范圍為15至18升/分鐘的氧氣進(jìn)行干氧氧化；然后制作柵極；接著制作與該漏極區(qū)摻雜類型相反的反型襯底及與該漏極區(qū)摻雜類型相同且重?fù)诫s的源極區(qū)；最后制作柵、源、漏電極；其中，該柵極凹槽的深度大于反型襯底和源極區(qū)的總厚度。采用本發(fā)明的方法可大幅提高柵極氧化層的均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/285GK101281869SQ20071003918
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者馮長(zhǎng)青, 朱立平, 彤 陳 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司