一種溝槽功率器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種溝槽功率器件的制造方法。本發(fā)明是在器件的U形凹槽內(nèi)形成場(chǎng)氧化層后，采用光刻膠作為犧牲介質(zhì)層，通過(guò)控制光刻膠曝光和顯影的時(shí)間，使得顯影后的光刻膠僅保留在U形凹槽內(nèi)，之后刻蝕掉外露的場(chǎng)氧化層，然后剝除光刻膠，再進(jìn)行柵氧化層的氧化和多晶硅柵極的淀積，最后形成與源區(qū)和溝道摻雜區(qū)接觸的源極金屬。本發(fā)明具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單可靠、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，可降低溝槽功率器件的生產(chǎn)成本和提高其成品率。
【專利說(shuō)明】一種溝槽功率器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種溝槽功率器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的不斷深入發(fā)展，功率MOS晶體管以其輸入阻抗高、低損耗、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿、安全工作區(qū)寬、動(dòng)態(tài)性能好、易與前極耦合實(shí)現(xiàn)大電流化、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸替代雙極型器件成為當(dāng)今功率器件發(fā)展的主流。公知的功率器件主要有平面擴(kuò)散型MOS晶體管和溝槽型MOS晶體管等類型。以溝槽型MOS晶體管為例，該器件因采用了垂直溝道型結(jié)構(gòu)，其面積比平面擴(kuò)散型MOS晶體管要小很多，所以其電流密度有很大的提聞。
[0003]溝槽型MOS晶體管的制造方法:如圖1所示，首先在該器件內(nèi)形成U形凹槽，然后在該U形凹槽的表面形成厚場(chǎng)氧化層101，接著淀積多晶硅犧牲介質(zhì)層102并對(duì)多晶硅犧牲介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，使得刻蝕后的多晶硅犧牲介質(zhì)層102僅保留在U形凹槽的特定深度內(nèi)，之后刻蝕掉外露的厚的場(chǎng)氧化層，再在刻蝕掉的厚場(chǎng)氧化層處氧化形成一層薄柵氧化層103，在形成薄柵氧化層103過(guò)程中，會(huì)同時(shí)在多晶硅犧牲介質(zhì)層的表面形成氧化層；接下來(lái)，如圖2所示，采用等離子體刻蝕的方法，刻蝕掉多晶硅犧牲介質(zhì)層102表面的氧化層，并繼續(xù)刻蝕掉多晶硅犧牲介質(zhì)層102，然后刻蝕掉柵氧化層103，再重新進(jìn)行柵氧化層104的氧化和多晶硅柵極105的淀積，最后再形成源區(qū)和源極金屬接觸。
[0004]上述溝槽型MOS晶體管器件的制造方法，在進(jìn)行薄柵氧化層103氧化的同時(shí)，會(huì)在多晶硅犧牲介質(zhì)層表面形成氧化層，從而阻斷了多晶硅犧牲介質(zhì)層102與外部電極的連接，為不影響這種連接，需要通過(guò)刻蝕掉多晶硅犧牲介質(zhì)層表面的氧化層，但在進(jìn)行刻蝕時(shí)又會(huì)對(duì)薄柵氧化層103造成損傷，因此需要同時(shí)刻蝕掉多晶硅犧牲介質(zhì)層102和薄柵氧化層103，再重新進(jìn)行柵氧化層的氧化和多晶硅柵極的淀積，這就使得該器件的制造工藝十分復(fù)雜，不僅制造成本高，而且降低了該器件的成品率。如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當(dāng)今半導(dǎo)體功率器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】中研究的熱點(diǎn)之一。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種溝槽功率器件的制造方法，本發(fā)明采用光刻膠替代多晶硅作為犧牲介質(zhì)層，能夠簡(jiǎn)化溝槽功率器件的制造工藝，降低溝槽功率器件的制造成本和提高其成品率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的一種溝槽功率器件的制造方法，其具體步驟包括:
[0007](I)在第一種摻雜類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行溝道離子注入，形成第二種摻雜類型的溝道摻雜區(qū)；
[0008](2)在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成硬掩膜層；
[0009](3)采用光刻和刻蝕方法，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成U形凹槽；[0010](4)在所述U形凹槽的表面氧化形成第一層絕緣薄膜；
[0011]其特征在于還包括:
[0012](5)淀積一層光刻膠并曝光、顯影，使得顯影后的光刻膠僅保留在所述U形凹槽內(nèi)并位于所述溝道摻雜區(qū)的底部；
[0013](6)刻蝕掉外露的所述第一層絕緣薄膜；
[0014](7)剝除光刻膠；
[0015](8)氧化形成第二層絕緣薄膜；
[0016](9)淀積第一層導(dǎo)電薄膜并對(duì)該第一層導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的所述第一層導(dǎo)電薄膜低于所述半導(dǎo)體襯底的表面；
[0017](10)淀積第三層絕緣薄膜并對(duì)該第三層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的所述第三層絕緣薄膜低于所述半導(dǎo)體襯底的表面的硬掩膜層；
[0018](11)刻蝕掉硬掩膜層；
[0019](12)進(jìn)行離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)所述溝道摻雜區(qū)的頂部形成第一種摻雜類型的源區(qū)；
[0020](13)進(jìn)行光刻，暴露出部分所述第一種摻雜類型的源區(qū)；
[0021](14)以光刻膠為掩?？虒?duì)暴露出的部分所述第一種摻雜類型的源區(qū)進(jìn)行刻蝕，之后沿著該暴露處進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成與外部金屬接觸的溝道摻雜區(qū)的高摻雜濃度的摻雜區(qū)；
[0022](15)最后去除光刻膠后淀積金屬層，形成與所述源區(qū)和溝道摻雜區(qū)接觸的源極金屬。
[0023]本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案在于:
[0024]本發(fā)明步驟(I)和步驟(12)所述第一種摻雜類型為η型摻雜，則步驟(I)和步驟(14)所述第二種摻雜類型為P型摻雜。
[0025]本發(fā)明步驟(I)和步驟(12)所述第一種摻雜類型為P型摻雜，則步驟(I)和步驟
(14)所述第二種摻雜類型為η型摻雜。
[0026]本發(fā)明步驟(4)所述第一層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，其厚度為20?300納米。
[0027]本發(fā)明步驟(8)所述第二層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，其厚度為4?30納米。
[0028]本發(fā)明步驟(10)所述第三層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅或者為氮化硅，其厚度為50?500納米。
[0029]本發(fā)明步驟(9)所述第一層導(dǎo)電薄膜的材質(zhì)為摻雜的多晶硅或者為金屬導(dǎo)電材料。
[0030]本發(fā)明步驟(I)所述第二種摻雜類型的溝道摻雜區(qū)可在步驟(11)所述刻蝕掉硬掩膜層后，采用離子注入方法，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成。
[0031]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理在于:本發(fā)明首先是在所述器件的U形凹槽內(nèi)形成厚場(chǎng)氧化層后，以光刻膠替代傳統(tǒng)工藝中多晶硅作為犧牲介質(zhì)層，再通過(guò)控制光刻膠的曝光時(shí)間來(lái)控制光刻膠光固化反應(yīng)的深度，然后控制光刻膠顯影的時(shí)間使得顯影后的光刻膠僅保留在U形凹槽的特定深度內(nèi)，以便刻蝕掉外露的厚的場(chǎng)氧化層，然后剝除光刻膠，再進(jìn)行柵氧化層的氧化和多晶硅柵極的淀積。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:[0033]一是本發(fā)明對(duì)光刻膠的曝光是整個(gè)面的曝光，不需要制造掩膜版和進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)工藝，因此不會(huì)增加工藝難度，而且光刻膠的旋涂工藝比多晶硅的淀積工藝易于控制、成本低。
[0034]二是本發(fā)明采用的去光刻膠工藝對(duì)半導(dǎo)體襯底不會(huì)造成損傷，因此不需要進(jìn)行柵氧化層的預(yù)氧化，在去光刻膠后可直接進(jìn)行柵氧化層的氧化和多晶硅柵極的淀積。表1是在器件U形凹槽的表面形成場(chǎng)氧化層后，本發(fā)明的溝槽功率器件的制造工藝與現(xiàn)有的溝槽功率器件的制造工藝的主要區(qū)別的對(duì)比，由表1可知，本發(fā)明采用光刻膠作為犧牲介質(zhì)層，雖然光刻工藝會(huì)增加曝光步驟，但可省略掉柵氧化層預(yù)氧化一個(gè)步驟以及氧化層刻蝕兩個(gè)步驟，在整體上簡(jiǎn)化和優(yōu)化了溝槽功率器件的制造工藝，從而可降低溝槽功率器件的生產(chǎn)成本和提聞其成品率。
[0035]表1:本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術(shù)制造工藝主要區(qū)別的對(duì)比表
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽功率器件的制造方法，包括以下步驟: (1)在第一種摻雜類型的半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行溝道離子注入，形成第二種摻雜類型的溝道摻雜區(qū)； (2)在所述半導(dǎo)體襯底的表面形成硬掩膜層； (3)采用光刻和刻蝕方法，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成U形凹槽； (4)在所述U形凹槽的表面氧化形成第一層絕緣薄膜； 其特征在于還包括: (5)淀積一層光刻膠并曝光、顯影，使得顯影后的光刻膠僅保留在所述U形凹槽內(nèi)并位于所述溝道摻雜區(qū)的底部； (6)刻蝕掉外露的所述第一層絕緣薄膜； (7)剝除光刻膠； (8)氧化形成第二層絕緣薄膜； (9)淀積第一層導(dǎo)電薄膜并對(duì)該第一層導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的第一層導(dǎo)電薄膜低于所述半導(dǎo)體襯底的表面； (10)淀積第三層絕緣薄膜并對(duì)該第三層絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的第三層絕緣薄膜低于所述半導(dǎo)體襯底的表面的硬掩膜層； (11)刻蝕掉硬掩膜層； (12)進(jìn)行離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)所述溝道摻雜區(qū)的頂部形成第一種摻雜類型的源區(qū)； (13)進(jìn)行光刻，暴露出部分所述第一種摻雜類型的源區(qū)； (14)以光刻膠為掩?？虒?duì)暴露出的部分所述第一種摻雜類型的源區(qū)進(jìn)行刻蝕，之后沿著該暴露處進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成與外部金屬接觸的溝道摻雜區(qū)的高摻雜濃度的摻雜區(qū)； (15)最后去除光刻膠后淀積金屬層，形成與所述源區(qū)和溝道摻雜區(qū)接觸的源極金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(I)和步驟(12)所述第一種摻雜類型為η型摻雜，則步驟(I)和步驟(14)所述第二種摻雜類型為P型摻雜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(I)和步驟(12)所述第一種摻雜類型為P型摻雜，則步驟(I)和步驟(14)所述第二種摻雜類型為η型摻雜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(4)所述第一層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，其厚度為20?300納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(8)所述第二層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅，其厚度為4?30納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(10)所述第三層絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅或者為氮化硅，其厚度為50?500納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(9)所述第一層導(dǎo)電薄膜的材質(zhì)為摻雜的多晶硅或者金屬導(dǎo)電材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率器件的制造方法，其特征在于步驟(I)所述第二種摻雜類型的溝道摻雜區(qū)可在步驟(11)所述刻蝕掉硬掩膜層后，采用離子注入方法，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104008976SQ201410253267
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】劉磊, 苗躍, 王鵬飛, 龔軼 申請(qǐng)人:蘇州東微半導(dǎo)體有限公司