本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體器件的技術(shù)發(fā)展，人們對(duì)半導(dǎo)體器件的性能有著更高的要求，然而，靜電放電esd(electro-staticdischarge)現(xiàn)象會(huì)在半導(dǎo)體器件封裝、運(yùn)輸、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)，造成器件被靜電擊穿而失效，因此在半導(dǎo)體器件中設(shè)計(jì)esd保護(hù)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

目前，對(duì)于帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件，如mosfet、vdmos器件，常規(guī)的制作方法是在溝槽外部平面處的多晶硅層上通過(guò)注入n型、p型離子以形成由n+/p+區(qū)構(gòu)成該esd結(jié)構(gòu)，相比不做esd結(jié)構(gòu)的溝槽型mosfet，帶esd結(jié)構(gòu)的mosfet，在對(duì)多晶硅層進(jìn)行刻蝕時(shí)必須采用光刻掩模版來(lái)定義出刻蝕區(qū)域，從而使得工藝復(fù)雜，且制作成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)對(duì)esd結(jié)構(gòu)的形成位置進(jìn)行改進(jìn)，使得在該esd結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中不需要采用光刻掩模版進(jìn)行光刻刻蝕，而直接采用回刻的方式將溝槽型半導(dǎo)體器件溝槽外部平面處的多晶硅刻蝕掉，以簡(jiǎn)化帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制作工藝，降低制作成本。

本發(fā)明提供一種帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽；所述第一溝槽的寬度小于所述第二溝槽的寬度；

在形成所述第一溝槽和所述第二溝槽后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧 化層和第一介質(zhì)層，且所述第一介質(zhì)層完全填充所述第一溝槽；

在所述第一介質(zhì)層上涂覆第一掩膜介質(zhì)，且所述第一掩膜介質(zhì)完全填充所述第二溝槽；

去除所述第一溝槽與所述第二溝槽外的所述第一介質(zhì)層；

去除所述第二溝槽內(nèi)的所述第一掩膜介質(zhì)；

在所述第二溝槽內(nèi)形成靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)和n⁺型區(qū)。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底自下而上包括：n型襯底、n型外延層；所述在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽之前，還包括：

在所述n型外延層上表面生長(zhǎng)第二氧化層；所述第二氧化層的生長(zhǎng)溫度為900～1100攝氏度，所述第二氧化層的厚度為0.01～0.20微米；

相應(yīng)的，所述在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽包括：根據(jù)所述第一溝槽和所述第二溝槽的預(yù)置位置，在所述預(yù)置位置處對(duì)所述第二氧化層和所述n型外延層進(jìn)行光刻與刻蝕，得到所述第一溝槽和所述第二溝槽；

相應(yīng)的，所述在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽之后，還包括：去除所述n型外延層表面的所述第二氧化層。

可選的，所述第一介質(zhì)層為多晶硅層；相應(yīng)的，所述在形成所述第一溝槽和所述第二溝槽后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層和第一介質(zhì)層包括：

在形成所述第一溝槽和所述第二溝槽后的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)所述第一氧化層，所述第一氧化層為柵氧化層；

在所述第一氧化層表面生長(zhǎng)所述多晶硅層；所述多晶硅層的生長(zhǎng)溫度為500～700攝氏度；所述多晶硅層的厚度為0.05～2.0微米。

可選的，所述第一掩膜介質(zhì)為旋涂玻璃sog或光刻膠。

可選的，所述在所述第二溝槽內(nèi)形成有靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的第一p⁺型區(qū)和第一n⁺型區(qū)包括：

在所述第二溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層上的第一預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第二掩膜介質(zhì)，注入n型離子，以在所述第二溝槽內(nèi)形成所述esd結(jié)構(gòu)的所述n⁺型區(qū)；去除所述第二掩膜介質(zhì)；

在所述第二溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層上的第二預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第三掩膜介 質(zhì)，注入p型離子，以在所述第二溝槽內(nèi)形成所述esd結(jié)構(gòu)的所述p⁺型區(qū)；去除所述第三掩膜介質(zhì)；

所述第一預(yù)設(shè)區(qū)域與所述第二預(yù)設(shè)區(qū)域間隔設(shè)置，以使所述第二溝槽內(nèi)形成所述并列且交替排列的所述p⁺型區(qū)和所述n⁺型區(qū)。

可選的，所述n型離子為磷離子；所述磷離子的注入條件為：注入劑量為1.0e15～1.0e16個(gè)/cm²；能量為100kev～150kev；

所述p型離子為硼離子；所述硼離子的注入條件為：注入劑量為1.0e15～1.0e16個(gè)/cm²；能量為50kev～150kev。

本發(fā)明還提供一種帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成的第一溝槽和第二溝槽；所述第一溝槽的寬度小于所述第二溝槽；

所述第一溝槽內(nèi)形成有第一氧化層以及位于所述第一氧化層上且填充在所述第一溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層；

所述第二溝槽內(nèi)形成有所述第一氧化層和所述第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層中形成有靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)和n⁺型區(qū)。

可選的，還包括：

位于第二溝槽內(nèi)且形成在所述第一介質(zhì)層上的第二介質(zhì)層；

在所述第二介質(zhì)層中形成有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層的底部接觸所述n⁺型區(qū)。

可選的，在所述第一溝槽中的所述第一介質(zhì)層上，以及在所述半導(dǎo)體襯底上的所述第一氧化層上形成有所述第二介質(zhì)層；

在所述第二介質(zhì)層以及所述第一氧化層中開(kāi)設(shè)有接觸孔，所述接觸孔內(nèi)填充有所述導(dǎo)電層。

本發(fā)明的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件及其制造方法，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽；第一溝槽的寬度小于第二溝槽；并在形成第一溝槽和第二溝槽后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層和第一介質(zhì)層，且第一介質(zhì)層完全填充該第一溝槽；在第一介質(zhì)層上涂覆第一掩膜介質(zhì)，且第一掩膜介質(zhì)完全填充第二溝槽；去除第一溝槽與第二溝槽外的第一介質(zhì)層；去除第二溝槽內(nèi)的第一掩膜介質(zhì)；在第二溝槽內(nèi)形成靜電放電esd結(jié)構(gòu) 的離子注入?yún)^(qū)，該離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)和n⁺型區(qū)。從而通過(guò)將esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)設(shè)置在大于第一溝槽的第二溝槽內(nèi)，使得該esd結(jié)構(gòu)在形成過(guò)程中不需要采用光刻掩模版進(jìn)行光刻刻蝕，而直接采用回刻的方式將溝槽型半導(dǎo)體器件溝槽外部平面處的多晶硅刻蝕掉，進(jìn)而簡(jiǎn)化了帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制作工藝，降低制作成本。

附圖說(shuō)明

圖1為一示例性實(shí)施例示出的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；

圖2～圖10為圖1所示實(shí)施例的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法中各個(gè)步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為一示例性實(shí)施例示出的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為一示例性實(shí)施例示出的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖，圖2～圖10為圖1所示實(shí)施例的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法中各個(gè)步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖11為一示例性實(shí)施例示出的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1～11所示，本實(shí)施例的方法包括：

步驟101、在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽21和第二溝槽22。

具體的，第一溝槽21的寬度小于第二溝槽22的寬度；第一溝槽21一側(cè)的區(qū)域?yàn)樵麉^(qū)，第二溝槽22一側(cè)的區(qū)域?yàn)闃?gòu)建esd結(jié)構(gòu)的靜電放電保護(hù)區(qū)。半導(dǎo)體襯底自下而上包括：n型襯底1、n型外延層2。其中，該第一溝 槽21與第二溝槽22的形成過(guò)程是通過(guò)：在n型外延層2上表面生長(zhǎng)第二氧化層23；該第二氧化層23的生長(zhǎng)溫度優(yōu)選為900～1100攝氏度，第二氧化層23的厚度優(yōu)選為0.01～0.20μm。再根據(jù)第一溝槽21和第二溝槽22的預(yù)置位置，在預(yù)置位置處對(duì)第二氧化層23和n型外延層2進(jìn)行光刻與刻蝕，得到第一溝槽21和第二溝槽22。通過(guò)在預(yù)置位置處定義出第一溝槽21與第二溝槽22的刻蝕寬度，將預(yù)置位置處的第二氧化層23及部分n型外延層2刻蝕掉，由于有該第二氧化層23的保護(hù)，使得第一溝槽21和第二溝槽22外的n型外延層2不會(huì)被刻蝕掉，刻蝕后的半導(dǎo)體襯底如圖2所示。其中第二氧化層23可以為硬掩模，刻蝕出該第一溝槽21與第二溝槽22后，采用緩沖氧化蝕刻劑boe(bufferedoxideetchant)將該第二氧化層23腐蝕掉，以去除該n型外延層2表面的第二氧化層23。

步驟102、在形成第一溝槽21和第二溝槽22后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層3和第一介質(zhì)層4，且第一介質(zhì)層4完全覆蓋該第一溝槽21。

具體的，如圖3所示，在n型外延層2表面以及第一溝槽21和第二溝槽22的內(nèi)壁上形成第一氧化層3，再在該第一氧化層3上形成第一介質(zhì)層4。

步驟103、在第一介質(zhì)層4上涂覆第一掩膜介質(zhì)5，且第一掩膜介質(zhì)5完全填充該第二溝槽22。

具體的，該第一掩膜介質(zhì)可以為旋涂玻璃sog(spinonglass)或光刻膠。由于sog屬于液態(tài)物質(zhì)，圖3中凹下去的第二溝槽22內(nèi)被sog填平，形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。

步驟104、去除第一溝槽21與第二溝槽22外的第一介質(zhì)層4。

具體的，對(duì)第一介質(zhì)層4進(jìn)行刻蝕，刻蝕方式可以采用干法刻蝕，將第一介質(zhì)層4上均勻厚度的第一掩膜介質(zhì)5以及第一氧化層3上均勻厚度的第一介質(zhì)層4刻蝕掉，刻蝕后形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。此步驟的刻蝕是對(duì)一整層的第一掩膜介質(zhì)5以及第一介質(zhì)層4進(jìn)行刻蝕，因此不需要借助光刻掩膜版定義出刻蝕區(qū)域，可以采用直接回刻將第一氧化層3上的第一介質(zhì)層4全部刻蝕掉，簡(jiǎn)化了工藝流程，提高了半導(dǎo)體形成的效率。

步驟105、去除第二溝槽22內(nèi)的第一掩膜介質(zhì)5。

具體的，可以采用濕法腐蝕工藝去除第二溝槽22中的sog或光刻膠，得到如圖6所示的結(jié)構(gòu)圖。

步驟106、在第二溝槽22內(nèi)形成靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，該離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)28和n⁺型區(qū)26。

具體的，離子注入過(guò)程可以為：首先，注入p型離子，以在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成p^-體區(qū)24。該p型離子可以為硼離子；其注入條件優(yōu)選為：注入劑量1.0e13～1.0e15個(gè)/cm²(即10¹³～10¹⁵個(gè)/cm²)能量為80kev～120kev。再在高溫爐管中進(jìn)行p^-體區(qū)的驅(qū)入，其中，驅(qū)入溫度為900～1200攝氏度；時(shí)間為60～180分鐘；從而在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成如圖7所示的p^-體區(qū)24。再在形成p^-體區(qū)24后的半導(dǎo)體襯底上涂覆第二掩膜介質(zhì)6，其中，第二掩膜介質(zhì)6在第二溝槽22內(nèi)根據(jù)第一預(yù)設(shè)區(qū)域定義的區(qū)域進(jìn)行涂覆，注入n型離子，以在p^-體區(qū)內(nèi)形成n⁺源區(qū)25，并且在第二溝槽22內(nèi)形成n⁺型區(qū)26；去除第二掩膜介質(zhì)6。n型離子可以為磷離子；磷離子的注入條件為：注入劑量為1.0e15～1.0e16個(gè)/cm²(即10¹⁵～10¹⁶個(gè)/cm²)；能量為100kev～150kev。離子注入時(shí)，在預(yù)定位置進(jìn)行注入，其他位置用光刻膠等掩膜介質(zhì)覆蓋，以防止離子注入損傷半導(dǎo)體器件的功能，因此，在第二掩膜介質(zhì)6的阻擋作用下，涂覆了第二掩膜介質(zhì)6的第一預(yù)設(shè)區(qū)域能夠阻擋n型離子的注入，使沒(méi)有涂覆第二掩膜介質(zhì)6的其他區(qū)域被n型離子注入，形成如圖8所示的n⁺源區(qū)25，及在第二溝槽22內(nèi)形成n⁺型區(qū)26。再在形成n⁺源區(qū)25后的半導(dǎo)體襯底上涂覆第三掩膜介質(zhì)7，其中，第三掩膜介質(zhì)7在第二溝槽22內(nèi)根據(jù)第二預(yù)設(shè)區(qū)域定義的區(qū)域進(jìn)行涂覆，注入p型離子，該p型離子可以為硼離子；第二p型離子的注入條件優(yōu)選為：注入劑量為1.0e15～1.0e16個(gè)/cm²(即10¹⁵～10¹⁶個(gè)/cm²)；能量為50kev～150kev，以在p^-體區(qū)24內(nèi)形成p⁺型區(qū)27，并且在第二溝槽內(nèi)22形成esd結(jié)構(gòu)的p⁺型區(qū)28；去除第三掩膜介質(zhì)7。其中，第一預(yù)設(shè)區(qū)域與第二預(yù)設(shè)區(qū)域間隔設(shè)置，以使第二溝槽22內(nèi)形成如圖9所示的并列且交替排列的p⁺型區(qū)28和n⁺型區(qū)26。

本實(shí)施例的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上形成第一溝槽和第二溝槽；第一溝槽的寬度小于第二溝槽；并在形成第一溝槽和第二溝槽后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層和第一介質(zhì)層，且第一介質(zhì)層完全填充該第一溝槽；在第一介質(zhì)層上涂覆第一掩膜介質(zhì)，且第一掩膜介質(zhì)完全填充第二溝槽；去除第一溝槽與第二溝槽外的第一介質(zhì)層；去除第二溝槽內(nèi)的第一掩膜介質(zhì)；在第二溝槽內(nèi)形成靜電放電esd結(jié)構(gòu) 的離子注入?yún)^(qū)，該離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)和n⁺型區(qū)。從而通過(guò)將esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)設(shè)置在大于第一溝槽的第二溝槽內(nèi)，使得該esd結(jié)構(gòu)在形成過(guò)程中不需要采用光刻掩模版進(jìn)行光刻刻蝕，而直接采用回刻的方式將溝槽型半導(dǎo)體器件溝槽外部平面處的多晶硅刻蝕掉，進(jìn)而簡(jiǎn)化了帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的制作工藝，降低制作成本。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟102、在形成第一溝槽21和第二溝槽22后的半導(dǎo)體襯底上依次形成第一氧化層3和第一介質(zhì)層4具體可以包括：在形成第一溝槽21和第二溝槽22后的半導(dǎo)體襯底上生長(zhǎng)第一氧化層3，第一氧化層3為柵氧化層；在第一氧化層表面生長(zhǎng)第一介質(zhì)層4，該第一介質(zhì)層4為多晶硅層；其中，多晶硅層的生長(zhǎng)溫度優(yōu)選為500～700攝氏度；多晶硅層的厚度優(yōu)選為0.05～2.0微米。

進(jìn)一步地，在步驟106、在第二溝槽22內(nèi)形成靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，該離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)28和n⁺型區(qū)26之后，還可以包括：在形成有p⁺型區(qū)28后的半導(dǎo)體襯底上形成第二介質(zhì)層8。優(yōu)選的，該第二介質(zhì)層8為二氧化硅層。根據(jù)接觸孔預(yù)設(shè)位置，對(duì)第二介質(zhì)層8以及第二溝槽22外的第一氧化層3進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔9。如圖10所示。在接觸孔9內(nèi)形成導(dǎo)電層10，以形成帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件。如圖11所示。

具體的，通過(guò)光刻與刻蝕在第二介質(zhì)層8以及第二溝槽22外的第一氧化層3進(jìn)行刻蝕，形成接觸孔9；并在第二溝槽22內(nèi)的第二介質(zhì)層8上刻蝕得到接觸孔9。再采用濺射的方式生長(zhǎng)出導(dǎo)電層10，該導(dǎo)電層10為金屬層；金屬層為鋁硅銅的合金；且導(dǎo)電層10的厚度優(yōu)選為為0.01～0.50μm。

圖11為一示例性實(shí)施例示出的帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖11所示，該帶有esd結(jié)構(gòu)的溝槽型半導(dǎo)體器件包括：在半導(dǎo)體襯底上形成的第一溝槽21和第二溝槽22；第一溝槽21的寬度小于第二溝槽22；第一溝槽21內(nèi)形成有第一氧化層3以及位于第一氧化層3上且填充在第一溝槽21內(nèi)的第一介質(zhì)層4；第二溝槽22內(nèi)形成有第一氧化層3和第一介質(zhì)層4，第一介質(zhì)層4中形成有靜電放電esd結(jié)構(gòu)的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)包括并列且交替排列的p⁺型區(qū)28和n⁺型區(qū)26。

該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的具體形成過(guò)程可參考圖1所示方法流程步驟，在此不再贅述。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括：位于第二溝槽22內(nèi)且形成在第一介質(zhì)層4上的第二介質(zhì)層8；在第二介質(zhì)層8中形成有導(dǎo)電層10，導(dǎo)電層10的底部接觸n⁺型區(qū)26。

進(jìn)一步地，在第一溝槽21中的第一介質(zhì)層4上，以及在半導(dǎo)體襯底上的第一氧化層3上形成有第二介質(zhì)層8；在第二介質(zhì)層8以及第一氧化層3中開(kāi)設(shè)有接觸孔，接觸孔內(nèi)填充有導(dǎo)電層8。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成。前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。