本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體，更確切地說是一種溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體。

背景技術(shù)：

隨著功率MOS器件工藝和設(shè)計的不斷成熟，國內(nèi)外功率MOS器件的競爭也越來越激烈，降低器件的成本、提高器件的性能及可靠性也越來越迫切。在不影響器件性能的前提下，減少器件制造工藝中的光刻次數(shù)是降低器件成本的一個重要手段；而在不提升器件成品的前提下,提升器件的性能，又是一個提升產(chǎn)品競爭力的重要手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體，其可以在不提升器件成品的前提下,提升器件的性能。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體，包括：

柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側(cè)壁上淀設(shè)有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層。

還包括多晶硅層，且多晶硅層將柵極溝槽淀設(shè)滿。

所述柵極溝槽設(shè)于N-型外延層內(nèi)，N-型外延層的一側(cè)淀設(shè)有N型基片。

還包括：源極溝槽，源極溝槽設(shè)于N-型外延層內(nèi)；源極溝槽的底部及側(cè)壁上淀設(shè)有柵氧化物層，源極溝槽通過多晶硅淀設(shè)滿，且源極溝槽與相鄰柵極溝槽之間的N-型外延層的上方淀設(shè)有與源極溝槽的底部同等厚度的柵氧化物層。

N-型外延層的頂部源極溝槽及柵極溝槽之間通過雜質(zhì)注入形成溝道注入層，溝道注入層內(nèi)部設(shè)有通過源區(qū)注入及雜質(zhì)激活形成的源區(qū)注入層。

柵極溝槽兩側(cè)設(shè)有接觸孔，源極溝槽內(nèi)部的多晶硅層內(nèi)設(shè)有接觸孔，接觸孔的底部設(shè)于溝道注入層且穿過源區(qū)注入層，接觸孔內(nèi)淀積第一金屬，且第一金屬上方淀設(shè)第二金屬，第二金屬層與柵氧化物層之間淀設(shè)有介質(zhì)層。

一種制備溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體的制備方法,包括以下步驟：

溝槽上生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設(shè)于溝槽的槽底及槽壁；

淀積光刻膠，將溝槽內(nèi)填充滿；

光刻膠進(jìn)行半曝光，通過調(diào)節(jié)曝光能量，使溝槽內(nèi)底部的光刻膠保留；

氧化層刻蝕，溝槽內(nèi)光刻膠上方的氧化層被去除，溝槽底部的氧化層保留；

除光刻膠，并生長氧化層，在溝槽上方及溝槽之間內(nèi)再生長一層更薄的柵氧化層。

還包括以下步驟：

淀積多晶硅，對溝槽內(nèi)部及柵氧化層外側(cè)淀設(shè)多晶硅，并將溝槽內(nèi)部淀設(shè)滿，并對多晶硅進(jìn)行重?fù)诫s，降低電阻率；

刻蝕掉多余的多晶硅，使多晶硅表面與源區(qū)表面相平，但溝槽內(nèi)的多晶硅保留，形成MOSFET的柵極。

還包括以下步驟：

溝道注入?yún)^(qū)光刻、注入，并進(jìn)行退火，得到溝道區(qū)雜質(zhì)分布，形成注入溝道區(qū)；

進(jìn)行源區(qū)光刻、注入，并進(jìn)行退火，激活雜質(zhì),形成注入源區(qū)；

淀積介質(zhì)層，介質(zhì)層淀設(shè)在柵氧化層的外側(cè)；

去除介質(zhì)層，進(jìn)行接觸孔光刻，并進(jìn)行接觸孔注入，淀積一層金屬填充源極接觸孔和柵極接觸孔，并去除表面多余金屬，形成源極和柵極。

還包括以下步驟：

淀積第二層金屬并進(jìn)行光刻、刻蝕，形成MOSFET引出電極；

淀積鈍化層，進(jìn)行光刻、刻蝕，將第二層金屬表面的鈍化層去除，留出封裝打線接觸的引出孔。

本發(fā)明的優(yōu)點是：底部厚柵氧的結(jié)構(gòu)為器件提供了更高的擊穿電壓，溝槽上半部分薄柵氧保證了器件較低的開啟電壓。當(dāng)調(diào)整到與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)相同的擊穿電壓時，可以采用電阻率更小的外延層，這樣又有效的降低了器件的導(dǎo)通電阻，達(dá)到了提升器件性能的目的。

附圖說明

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2至圖18是本發(fā)明的制備方法的中間體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體實施方式：

如圖1所示，一種溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體,包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側(cè)壁上淀設(shè)有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層30的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層50，柵極溝槽之間淀設(shè)有與溝槽頂部相同厚度的柵氧化物層50。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)MOSFET器件的結(jié)構(gòu)相比，底部厚柵氧的結(jié)構(gòu)為器件提供了更高的擊穿電壓，溝槽上半部分薄柵氧保證了器件較低的開啟電壓。當(dāng)調(diào)整到與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)相同的擊穿電壓時，可以采用電阻率更小的外延層，這樣又有效的降低了器件的導(dǎo)通電阻，達(dá)到了提升器件性能的目的。

本發(fā)明還包括多晶硅層60，且多晶硅層將柵極溝槽淀設(shè)滿。

柵極溝槽設(shè)于N-型外延層內(nèi)20，N-型外延層的一側(cè)淀設(shè)有N型基片10。

本發(fā)明還包括源極溝槽，源極溝槽的底部及側(cè)壁上淀設(shè)有柵氧化物層30，源極溝槽通過多晶硅淀設(shè)滿，且源極溝槽與相鄰柵極溝槽之間的N-型外延層的上方淀設(shè)有與源極溝槽的底部同等厚度的柵氧化物層。所述源極溝槽設(shè)于N-型外延層內(nèi)。N-型外延層的頂部源極溝槽及柵極溝槽之間通過雜質(zhì)注入形成溝道注入層70。溝道注入層內(nèi)部設(shè)有通過源區(qū)注入及雜質(zhì)激活形成的源區(qū)注入層。柵極溝槽兩側(cè)設(shè)有接觸孔，源極溝槽內(nèi)部的多晶硅層內(nèi)設(shè)有接觸孔，接觸孔的底部設(shè)于溝道注入層且穿過源區(qū)注入層，接觸孔內(nèi)淀積第一金屬，且第一金屬上方淀設(shè)第二金屬。第二金屬層與柵氧化物層之間淀設(shè)有介質(zhì)層。

本發(fā)明底部厚柵氧，上面部分薄柵氧的溝槽結(jié)構(gòu)僅通過一次刻蝕完成，降低了工藝復(fù)雜度，提高了制備效率。

第一溝槽的形成只通過一步刻蝕完成，只刻蝕一次外延層，光刻時通過調(diào)節(jié)光源能量，采用光刻膠半曝光的方法在溝槽內(nèi)生成厚度不同的氧化層，簡化了傳統(tǒng)制備方法中采用復(fù)合阻擋層然后通過兩次刻蝕形成溝槽的方法，簡化了工藝步驟，提高了制備效率。

薄柵氧的厚度一般在150A～600A左右，這主要是根據(jù)不同產(chǎn)品對開啟電壓的需求來對柵氧厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，上部薄柵氧就是為了控制低的開啟電壓。底部厚柵氧厚度范圍一般在600A～3000A，溝槽MOSFET在同一款外延的情況下，擊穿電壓隨著柵氧厚度的增加是呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，底部的厚柵氧作用的調(diào)節(jié)反向擊穿電壓。通過調(diào)節(jié)底部柵氧厚度來提高擊穿電壓，然后可以使用電阻率更低的外延配合調(diào)節(jié)后的底部柵氧，在與一般MOSFET達(dá)到相同電壓的情況下，因為使用更低外延電阻率的外延，能有效的降低導(dǎo)通電阻。

一種溝槽金屬－氧化物半導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：

溝槽上生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設(shè)于溝槽的槽底及槽壁；

淀積光刻膠，將溝槽內(nèi)填充滿；

光刻膠進(jìn)行半曝光，通過調(diào)節(jié)曝光能量，使溝槽內(nèi)底部的光刻膠保留；

氧化層刻蝕，溝槽內(nèi)光刻膠上方的氧化層被去除，溝槽底部的氧化層保留；

除光刻膠，并生長氧化層，在溝槽上方及溝槽之間內(nèi)再生長一層更薄的柵氧化層。

本發(fā)明的制備方法可制備得到本發(fā)明的柵極溝槽，實現(xiàn)溝槽底部厚柵氧，表面薄柵氧的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的制備方法中，溝槽設(shè)在N-型外延層內(nèi)，且在溝槽上生長氧化層，生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設(shè)于溝槽地槽底及槽壁及外延層上。

淀積光刻膠，將溝槽內(nèi)填充滿；有源區(qū)光刻，對光刻膠進(jìn)行半曝光，通過調(diào)節(jié)曝光能量，使溝槽內(nèi)光刻膠部分曝光；氧化層刻蝕，溝槽內(nèi)上面部分以及有源區(qū)表面氧化層被去除，溝槽底部以及有源區(qū)外被光刻膠保護(hù)部分的氧化層保留；除光刻膠，將余下的光刻膠全都去除；生長氧化層，在刻蝕部分溝槽內(nèi)再生長一層更薄的柵氧化層。

本發(fā)明在生長第一層?xùn)叛鹾?，淀積光刻膠，通過調(diào)節(jié)控制曝光能量，使溝槽內(nèi)光刻膠部分曝光，即溝槽上面部分光刻膠曝光，溝槽底部光刻膠未被曝光，刻蝕上面部分氧化層，去除光刻膠，最后生長一層薄的柵氧來實現(xiàn)溝槽底部厚柵氧，表面薄柵氧的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還包括以下步驟：

淀積多晶硅，對溝槽內(nèi)部及柵氧化層外側(cè)淀設(shè)多晶硅，并將溝槽內(nèi)部淀設(shè)滿，并對多晶硅進(jìn)行重?fù)诫s，降低電阻率；

刻蝕掉多余的多晶硅，使多晶硅表面與源區(qū)表面相平，但溝槽內(nèi)的多晶硅保留，形成MOSFET的柵極；

溝道注入?yún)^(qū)光刻、注入，并進(jìn)行退火，得到溝道區(qū)雜質(zhì)分布，形成注入溝道區(qū)；

進(jìn)行源區(qū)光刻、注入，并進(jìn)行退火，激活雜質(zhì),形成注入源區(qū)；

淀積介質(zhì)層，介質(zhì)層淀設(shè)在柵氧化層的外側(cè)；

去除介質(zhì)層，進(jìn)行接觸孔光刻，并進(jìn)行接觸孔注入，淀積一層金屬填充源極接觸孔和柵極接觸孔，并去除表面多余金屬，形成源極和柵極；

淀積第二層金屬并進(jìn)行光刻、刻蝕，形成MOSFET引出電極；

淀積鈍化層，進(jìn)行光刻、刻蝕，將第二層金屬表面的鈍化層去除，留出封裝打線接觸的引出孔。

本發(fā)明制備方法中，溝槽刻蝕僅通過一步就能完成，無需多次刻蝕來完成，簡化了工藝步驟，提高了制備效率。

如圖2所示，在基片10上進(jìn)行外延層20生長；根據(jù)MOSFET的特性需求選擇合適的外延圓片，該圓片由低電阻率的基片和特定電阻率的外延層組成。

淀積掩蔽層進(jìn)行溝槽光刻，掩蔽層刻蝕；在外延層上生長一層掩蔽層21，該掩蔽層21的作用是為后面的溝槽刻蝕提供掩蔽，掩蔽層材料的成分可以為氧化硅、氮化硅或者兩者結(jié)合，在掩蔽層21的外側(cè)生長一光刻膠22，對光刻膠22和掩蔽層21進(jìn)行溝槽23光刻，并對掩蔽層21進(jìn)行刻蝕，刻蝕出溝槽刻蝕窗口23，如圖3所示。

去除光刻膠22，進(jìn)行溝槽24刻蝕；在掩蔽層21的掩蔽作用下形成溝槽24，如圖4所示。

去除掩蔽層，進(jìn)行犧牲氧化，并去掉氧化層，如圖5所示。

生長氧化層，生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設(shè)于溝槽的槽底及槽壁及外延層上，如圖6所示。

淀積光刻膠，將溝槽內(nèi)填充滿，該光刻膠40淀積于延層的外側(cè)及溝槽內(nèi)部，如圖7所示。

有源區(qū)光刻，對光刻膠進(jìn)行半曝光，通過調(diào)節(jié)曝光能量，使溝槽內(nèi)光刻膠部分曝光，即溝槽上面部分光刻膠曝光，溝槽底部光刻膠未被曝光，如圖8所示。

氧化層刻蝕，溝槽內(nèi)上面部分以及有源區(qū)表面氧化層被去除，溝槽底部以及有源區(qū)外被光刻膠保護(hù)部分的氧化層保留，如圖9所示。

除光刻膠，將余下的光刻膠全都去除，如圖10所示。

生長氧化層，在刻蝕部分溝槽內(nèi)再生長一層更薄的柵氧化層50，如圖11所示。

淀積多晶硅60，并對多晶硅進(jìn)行重?fù)诫s，降低電阻率，對溝槽內(nèi)部及柵氧化層外側(cè)淀設(shè)多晶硅，并將溝槽內(nèi)部淀設(shè)滿，如圖12所示。

刻蝕掉多余的多晶硅，使多晶硅表面與源區(qū)表面相平，即源區(qū)表面的多晶硅被刻蝕掉，但溝槽內(nèi)的多晶硅保留，形成MOSFET的柵極，如圖13所示。

進(jìn)行溝道注入?yún)^(qū)光刻、注入，去除光刻膠，并進(jìn)行退火，得到期望的溝道區(qū)雜質(zhì)分布，形成注入溝道區(qū)70，如圖14所示。

進(jìn)行源區(qū)光刻、注入，去除光刻膠，并進(jìn)行退火，激活雜質(zhì),形成注入源區(qū)80，如圖15所示。

淀積介質(zhì)層90，通常材料為磷硅玻璃，介質(zhì)層淀設(shè)在柵氧化層100的外側(cè)，如圖16所示。

去除介質(zhì)層，進(jìn)行接觸孔光刻，并進(jìn)行接觸孔注入，淀積一層金屬填充源極接觸孔和柵極接觸孔，并去除表面多余金屬，通常金屬材料為鎢，形成源極90和柵極100，如圖17所示。

再淀積第二層金屬110、120，并進(jìn)行光刻、刻蝕，形成MOSFET引出電極，第二層金屬由多層金屬層構(gòu)成，為常規(guī)工藝，如圖18所示，且第二金屬層淀設(shè)于介質(zhì)層的外側(cè)，全第二金屬層與第一金屬層接接觸，第二金屬110與源極90接觸，且第二金屬120與柵極100接觸。

淀積鈍化層130、140，鈍化層材料為氧化硅、氮化硅或其復(fù)合材料制成，對芯片表面形成保護(hù)，進(jìn)行光刻、刻蝕，將第二層金屬表面的鈍化層去除，留出封裝打線接觸的引出孔，形成如圖1所示的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)中的底部厚柵氧的結(jié)構(gòu)的溝槽傳統(tǒng)的制備方法是通過兩次刻蝕來實現(xiàn)，表面一般采用氧化物層-氮化物層-氧化物層的組成的復(fù)合掩膜版，首先刻蝕出上半部分溝槽，生長出一層薄的柵氧。再在溝槽內(nèi)淀積一層氮化層，刻蝕底部氮化層和氧化層，然后進(jìn)行第二次刻蝕，刻蝕出第二溝槽，生長出底部厚柵氧部分。再去除第一溝槽內(nèi)余下的氮化物層，填充多晶硅來完成這一結(jié)構(gòu)。這樣的制備流程比較復(fù)雜，降低了器件制備效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。