專利名稱：溝槽型雙層?xùn)舖os器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法。
背景技術(shù)：
溝槽型功率MOS器件是目前熱門的功率器件。具有雙層?xùn)诺臏喜坌蚆OS器件則為 較先進(jìn)的功率MOS器件。圖1為現(xiàn)有的一種溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。這種溝 槽型雙層?xùn)臡OS器件結(jié)構(gòu)可以在不改變溝道寬度的情況下，通過增加一層多晶硅柵(屏蔽 電極)將柵區(qū)與漏區(qū)隔離開來，以減少柵區(qū)和漏區(qū)之間的交疊區(qū)來降低米勒電容，從而降 低器件的開關(guān)時間和開關(guān)損耗。但是，在中壓和高壓領(lǐng)域，因該器件的通態(tài)電阻受到外延層 濃度和厚度的限制，很難進(jìn)一步降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法在所述MOS器件的溝槽刻蝕形成之后，進(jìn)行垂直的離子注入在所述溝槽下方的外 延層內(nèi)形成具有第一導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型與所述MOS器件的外延層導(dǎo) 電類型相反；在制備雙層?xùn)胖g的氧化層時，采用熱氧化法生長所述氧化層；而在接觸孔刻蝕形成之后，在接觸孔下方進(jìn)行離子注入，在接觸孔下方形成具有 第一導(dǎo)電類型的第二阱區(qū)，所述第二阱區(qū)延伸到所述外延層中，所述第二阱區(qū)的深度深于 后續(xù)在所述溝槽中形成的上層?xùn)旁诠枰r底中的深度。本發(fā)明的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法，為在原有的溝槽型功率MOS器件的 工藝平臺上作進(jìn)一步改進(jìn)，增加了溝槽底部和接觸孔底部兩步離子注入，分別在溝槽下方 和接觸孔下方形成阱，器件截止時這兩步離子束注入形成的兩個阱區(qū)與外延區(qū)中的載流子 相互耗盡使得米勒電容進(jìn)一步降低。同時采用熱氧工藝生長厚度均勻從而電擊穿可靠性更 好的兩層?xùn)砰g氧化層，使最終MOS器件擁有低米勒電容同時具有更低的通態(tài)電阻和更好的 器件性能。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是現(xiàn)有的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用本發(fā)明的方法制備的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施本發(fā)明的方法步驟中溝槽刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實施本發(fā)明的方法步驟中溝槽底部離子注入后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實施本發(fā)明的方法步驟中下層?xùn)判纬珊蟮慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實施本發(fā)明的方法步驟中熱氧形成下層?xùn)派涎趸瘜雍蟮慕Y(jié)構(gòu)示意圖7為實施本發(fā)明的方法步驟中上層?xùn)判纬珊蟮慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖8為實施本發(fā)明的方法步驟中源區(qū)形成后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為實施本發(fā)明的方法步驟中第二阱區(qū)注入后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法，為在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加溝槽 下面的第一阱區(qū)和接觸孔下面的第二阱區(qū)，兩個阱區(qū)的導(dǎo)電類型與外延層相反，另外，采用 熱氧工藝生長兩層?xùn)胖g的氧化層，最終形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)(圖2為NMOS器件)。下面以溝槽型雙層?xùn)臢MOS器件為例對本發(fā)明的制備方法作詳細(xì)說明，包括如下 步驟1)在溝槽刻蝕形成(見圖幻之后，在溝槽下方進(jìn)行離子注入，在溝槽底部形成摻 雜劑的導(dǎo)電類型與外延層相反的第一阱區(qū)(見圖4)，在NMOS器件中為P型導(dǎo)電，第一阱區(qū) 的摻雜濃度要較低，但高于外延層。溝槽的刻蝕之前的工藝與常規(guī)的工藝相同，可為在外延 層上淀積硬阻擋層，之后利用光刻工藝定義出溝槽圖形，并刻蝕硬阻擋層，而后進(jìn)行溝槽的 刻蝕。溝槽底部的離子注入采用垂直注入中，所注入的離子劑量范圍為IO12 IO15原子/ cm2，注入能量范圍為IKeV 2000KeV。注入后可利用退火工藝進(jìn)行第一阱區(qū)的推進(jìn)，退火 的溫度為400 1200攝氏度，處理時間為10秒 10小時。2)接著是溝槽內(nèi)壁的氧化層生長，第一層多晶硅的淀積并回刻，形成下層?xùn)?為 該器件的屏蔽電極層，見圖5)。3)而后是采用熱氧工藝生長下層?xùn)派系难趸瘜?，溝槽?cè)壁的氧化層也一并形成 (見圖6)。一種具體的做法為先采用離子注入工藝將氮離子注入到溝槽側(cè)壁表面(即為沒 被下層?xùn)鸥采w的溝槽表面)，而不注入到底下的下層?xùn)疟砻?；接著進(jìn)行熱氧生長，使溝槽側(cè) 壁的硅和下層?xùn)疟砻娴亩嗑Ч柩趸裳趸瘜?，因有氮離子存在的溝槽側(cè)壁的氧化速度比 多晶硅的氧化速度慢，因此可以在下層?xùn)疟砻嫘纬勺銐蚝袂揖鶆蛑旅艿难趸瘜?。氮離子注 入工藝中，所注入的氮離子劑量為1011 IO16原子/cm2，氮離子束與襯底垂直軸的夾角為 1 85度，注入能量為10 200KeV。而另一種做法為先采用離子注入工藝將氟離子注入 至下層?xùn)诺谋砻?，溝槽?cè)壁不注入氟離子；之后進(jìn)行熱氧生長，使溝槽側(cè)壁的硅和下層?xùn)疟?面的多晶硅氧化生成氧化層，也可以在下層?xùn)派闲纬勺銐蚝袂揖鶆蛑旅艿难趸瘜?。氟離子 注入工藝中，氟離子的注入劑量為1011 IO"5原子/cm2，注入能量為10 200KeV。4)而后是第二層多晶硅的淀積，刻蝕后形成上層?xùn)?見圖7)(稱為開關(guān)電極)。5)而后同樣是采用常規(guī)工藝進(jìn)行體區(qū)的離子注入和源區(qū)的離子注入(見圖8)，以 及在形成了上述結(jié)構(gòu)的襯底上淀積層間膜，接著刻蝕層間膜形成接觸孔。6)在接觸孔刻蝕形成之后，在接觸孔下方進(jìn)行離子注入，形成導(dǎo)電類型與體區(qū)相 同的第二阱區(qū)，該第二阱區(qū)的深度深于上層?xùn)旁谕庋訉觾?nèi)的深度，并位于外延層內(nèi)。所注入 的離子劑量范圍為IO12 IO15原子/cm2，注入能量范圍為IOKeV 2000KeV。離子注入后 可利用退火工藝進(jìn)行注入?yún)^(qū)的推進(jìn)，退火的溫度為400 1200攝氏度，時間為10秒 10 小時。接著為離子注入在接觸孔底部形成歐姆接觸區(qū)，以形成歐姆接觸(見圖9)。后續(xù)其它工藝與傳統(tǒng)的雙層?xùn)臡OS器件制程完全一致，最終形成如圖2所示的器 件結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明的方法所制備的雙層?xùn)臡OS器件，可以在保持原有擊穿電壓不變的基礎(chǔ)上使用更高濃度的外延層，從而降低器件的通態(tài)電阻，還可進(jìn)一步降低米勒電容，獲得更 優(yōu)的器件性能。
權(quán)利要求
1.一種溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法，其特征在于在所述MOS器件的溝槽刻蝕形成之后，進(jìn)行垂直的離子注入在所述溝槽下方的外延層 內(nèi)形成具有第一導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型與所述MOS器件的外延層導(dǎo)電類 型相反；在制備雙層?xùn)胖g的氧化層時，采用熱氧化法生長所述氧化層；而在接觸孔刻蝕形成之后，在接觸孔下方進(jìn)行離子注入，在接觸孔下方形成具有第一 導(dǎo)電類型的第二阱區(qū)，所述第二阱區(qū)延伸到所述外延層中，所述第二阱區(qū)的深度深于后續(xù) 在所述溝槽中形成的上層?xùn)旁谕庋訉觾?nèi)的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述形成第一阱區(qū)的工藝中，所注入 的離子劑量范圍為IO12 IO15原子/cm2，注入能量為1 2000KeV ；所述形成第二阱區(qū)的工 藝中，所注入的離子劑量范圍為IO12 IO15原子/cm2，注入能量范圍為10 2000KeV。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于在進(jìn)行所述溝槽下方離子注入 工藝和接觸孔下方離子注入工藝之后，都要對襯底進(jìn)行退火處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述退火處理的溫度設(shè)置為400 1200°C，處理時間為10秒至10小時。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述雙層?xùn)胖邢聦訓(xùn)胖苽湫纬?之后，進(jìn)行所述下層?xùn)派涎趸瘜拥纳L之前，增加將氟離子注入到所述下層?xùn)疟砻娴牟襟E。
6.按照權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述氟離子的注入劑量為IO11 IO16 原子/cm2，注入能量為10 200KeV。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述雙層?xùn)胖邢聦訓(xùn)胖苽湫纬?之后，進(jìn)行所述下層?xùn)派涎趸瘜拥纳L之前，增加將氮離子注入到溝槽側(cè)壁表面的步驟。
8.按照權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所述氮離子的注入劑量為IO11 IO16 原子/cm2，注入能量為10 200KeV，注入角度為1_85度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽型雙層?xùn)臡OS器件的制備方法，包括如下在溝槽刻蝕形成之后，進(jìn)行垂直的離子注入在溝槽下方的外延層內(nèi)形成具有第一導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)，第一導(dǎo)電類型與所述MOS器件的外延層導(dǎo)電類型相反；在制備兩層?xùn)胖g的氧化層時，采用熱氧化法生長氧化層；而在接觸孔刻蝕形成之后，在接觸孔下方進(jìn)行離子注入，在接觸孔下方形成具有第一導(dǎo)電類型的第二阱區(qū)，第二阱區(qū)延伸到外延層中，第二阱區(qū)的深度深于后續(xù)在所述溝槽中形成的上層?xùn)旁谕庋訉觾?nèi)的深度。
文檔編號H01L21/28GK102130000SQ20101002731
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者李衛(wèi)剛, 繆進(jìn)征, 金勤海 申請人:上海華虹Nec電子有限公司