一種超結(jié)mos器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超結(jié)M0S器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超結(jié)(Super junct1n)M0S又稱為CoolMOSD,其通過設(shè)置一個深入外延層的P區(qū)(即P外延)，在大大提高器件擊穿電壓的同時，對導(dǎo)通電阻基本上不產(chǎn)生影響。
[0003]圖1至圖4示出了一種現(xiàn)有的超結(jié)M0S器件的制造方法。首先，如圖1所示，在N型硅襯底1的N型外延層2上形成初始氧化層3，經(jīng)光刻和刻蝕，在N型外延層2內(nèi)部形成深溝槽；隨后在N型硅襯底1上形成P型外延層4，其對深溝槽形成填充，經(jīng)驅(qū)入后，在N型外延層2內(nèi)部形成P型擴散層5 ;其次，如圖2所示，通過回刻或研磨去除深溝槽外部的P型外延層4，并去除初始氧化層3 ;接著，如圖3所示，在N型硅襯底1表面形成氧化層6，經(jīng)光刻和刻蝕后形成淺溝槽，隨后依次制作多晶硅柵極(包括柵氧化層7和多晶硅層8)、體區(qū)9和源區(qū)10,并形成介質(zhì)層11、正面金屬層12和背面金屬層13,所制成的超結(jié)M0S的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0004]現(xiàn)有的超結(jié)M0S器件的制造方法通常需要對深溝槽外部的P型外延層4進(jìn)行回刻或研磨，然而該操作會對器件產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種超結(jié)M0S器件及其制造方法，其無需對深溝槽外部的P型外延層進(jìn)行回刻或研磨，因此能夠較好地保證超結(jié)M0S器件的質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明提供的一種超結(jié)M0S器件的制造方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0007]在N型硅襯底的N型外延層內(nèi)部形成深溝槽；
[0008]在形成有所述深溝槽的N型硅襯底上形成P型外延層，經(jīng)驅(qū)入，在所述N型外延層內(nèi)部形成P型擴散層；
[0009]在所述P型外延層內(nèi)部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部;
[0010]在形成有所述淺溝槽的N型硅襯底表面形成柵氧化層，并在所述淺溝槽內(nèi)部的柵氧化層上填充多晶硅；
[0011]在填充有所述多晶硅的N型硅襯底的P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)；
[0012]在形成有所述源區(qū)的N型硅襯底表面依次形成介質(zhì)層和金屬層。
[0013]本發(fā)明的超結(jié)M0S器件的制造方法對現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，其無需對深溝槽外部的P型外延層進(jìn)行回刻或研磨，而是在直接在P型外延層中刻蝕出淺溝槽，不僅可以避免因回刻或研磨P型外延層所帶來的不利影響，還能夠省去P-體區(qū)的制作步驟。
[0014]進(jìn)一步地，所述在N型硅襯底的N型外延層內(nèi)部形成深溝槽，具體包括如下步驟:
[0015]在N型硅襯底的N型外延層表面形成初始氧化層，所述初始氧化層的生長溫度為900 ?1100°C，厚度為 0.2 ?0.8um ；
[0016]對所述初始氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述初始氧化層上形成深溝槽圖形；
[0017]利用所述具有深溝槽圖形的初始氧化層作為掩膜對所述N型硅襯底進(jìn)行刻蝕，在所述N型外延層內(nèi)部形成深度為30?60um、寬度為2?Sum的深溝槽，隨后去除所述初始氧化層。
[0018]進(jìn)一步地，所述驅(qū)入的溫度為900?1200°C，時間為20?300分鐘。
[0019]進(jìn)一步地，所述在形成有所述P型擴散層的N型硅襯底上形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部，具體包括如下步驟:
[0020]在形成有所述P型擴散層的N型硅襯底上形成氧化層，所述氧化層的生長溫度為900 ?1200°C，厚度為 0.2 ?0.8um ；
[0021]對所述氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，在所述氧化層上形成淺溝槽圖形；
[0022]以所述具有淺溝槽圖形的氧化層作為掩膜對所述N型硅襯底進(jìn)行刻蝕，在所述P型外延層內(nèi)部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部，隨后去除所述氧化層。
[0023]進(jìn)一步地，所述柵氧化層的生長溫度為800?1100°C，厚度為0.02?0.2um。
[0024]進(jìn)一步地，所述在所述淺溝槽內(nèi)部的柵氧化層上填充多晶硅，具體包括如下步驟:
[0025]在形成有所述柵氧化層的N型硅襯底表面形成多晶硅層，所述多晶硅層的生長溫度為500?800°C，厚度為0.2?1.5um ；
[0026]刻蝕所述淺溝槽外部的多晶硅層。
[0027]進(jìn)一步地，所述在所述填充有多晶硅的N型硅襯底的P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)，具體包括如下步驟:
[0028]對填充有多晶硅的N型硅襯底進(jìn)行光刻和刻蝕，形成具有源區(qū)圖形的光刻膠層；
[0029]向形成有所述光刻膠層的N型硅襯底注入N型離子，在所述P型外延層內(nèi)部形成源區(qū)，其中N型離子的能量為50?150KeV，劑量為1015?1016/cm2，隨后去除所述光刻膠層。
[0030]進(jìn)一步地，所述在形成有源區(qū)的N型硅襯底表面依次形成介質(zhì)層和金屬層，具體包括如下步驟:
[0031]在形成有所述源區(qū)的N型娃襯底表面形成無摻雜娃玻璃,并在所述無摻雜娃玻璃表面形成磷娃玻璃，所述無摻雜娃玻璃和磷娃玻璃構(gòu)成介質(zhì)層；
[0032]對所述介質(zhì)層和其下方的柵氧化層進(jìn)行刻蝕，并在刻蝕后的N型硅襯底的兩面分別形成正面金屬層和背面金屬層。
[0033]本發(fā)明還提供一種超結(jié)M0S器件，其具有N型硅襯底；
[0034]在所述N型硅襯底的一側(cè)表面設(shè)有N型外延層，在所述N型外延層內(nèi)部設(shè)有深溝槽，在所述深溝槽內(nèi)部和所述N型外延層表面設(shè)有P型外延層，在所述N型外延層內(nèi)部設(shè)有P型擴散層；
[0035]在所述P型外延層內(nèi)部設(shè)有淺溝槽和源區(qū)，所述淺溝槽深入至所述N型外延層內(nèi)部，在所述淺溝槽和源區(qū)表面設(shè)有柵氧化層，在所述淺溝槽表面的柵氧化層上填充有多晶硅，在所述柵氧化層和所述多晶硅上依次設(shè)有介質(zhì)層和金屬層。
[0036]進(jìn)一步地，所述金屬層包括正面金屬層和背面金屬層，其中所述正面金屬層設(shè)置在所述介質(zhì)層表面，所述背面金屬層設(shè)置在所述N型硅襯底背面。。
[0037]進(jìn)一步地，所述柵氧化層的厚度為0.02?0.2um ;所述正面金屬層為鋁硅銅合金；所述背面金屬層為鈦鎳銀復(fù)合層。
[0038]本發(fā)明的超結(jié)M0S器件的制造方法無需對深溝槽外部的P型外延層進(jìn)行回刻或研磨，其直接在P型外延層中刻蝕出淺溝槽，不僅可以避免因回刻或研磨P型外延層所帶來的不利影響，還能夠省去P-體區(qū)的制作步驟，從而簡化了制造工藝，降低了制造成本；利用本發(fā)明制造方法制得的超結(jié)M0S器件質(zhì)量高，可靠性好。
【附圖說明】
[0039]圖1至圖4為一種現(xiàn)有的超結(jié)M0S器件的制造方法的制造流程示意圖；
[0040]圖5至圖17為本發(fā)明的超結(jié)M0S器件的制造方法的制造流程示意圖。
【具體實施方式】
[0041]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]實施例
[0043]本發(fā)明的超結(jié)M0S器件的制造方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0044]步驟1、在N型硅襯底的N型外延層內(nèi)部形成深溝槽；
[0045]具體地，如圖5所示，首先可以在N型硅襯底1的N型外延層2表面形成初始氧化層3，初始氧化層3的生長溫度可以為900?1100°C，例如1000°C，厚度為0.2?0.8um，例如0.5um ;隨后可以對初始氧化層3進(jìn)行光刻和刻蝕，在初始氧化層3上形成深溝槽圖形；再利用具有深溝槽圖形的初始氧化層3作為掩膜對N型硅襯底1進(jìn)行刻蝕，在N型外延層2內(nèi)部形成深度為30?60um、寬度為2?8um的深溝槽，該深溝槽的深度和寬度可以根據(jù)對器件的具體要求在上述范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，例如深溝槽的深度可以為50um，寬度可以5um ；
[0046]如圖6所示，隨后去除初始氧化層3，例如可以采用氫氟酸進(jìn)行腐蝕以去除初始氧化層3。
[0047]步驟2、在形成有深溝槽的N型硅襯底上形成P型外延層,經(jīng)驅(qū)入，在N型外延層內(nèi)部形成P型擴散層；
[0048]具體地，如圖7所示，可以采用常規(guī)方法在步驟1所形成的N型硅襯底1上形成P型外延層4，其填充在深溝槽內(nèi)部，并且覆蓋在N型外延層2的表面；隨后在900?1200°C的溫度下驅(qū)入20?300分鐘，例如在1050°C的溫度下驅(qū)入150分鐘，使P型外延層4中的P型雜質(zhì)擴散至N型外延層2的與P型外延層4接觸的一側(cè)表面內(nèi)部，從而形成P型擴散層50
[0049]步驟3、在P型外延層內(nèi)部形成淺溝槽，并使淺溝槽深入至N型外延層內(nèi)部；
[0050]具體地，如圖8所示，首先可以在步驟2所形成的N型硅襯底1上形成氧化層6，該氧化層6的生長溫度可以為900?1200。。，例如1050°C，厚度為0.2?0.8um，例如0.5um ；
[0051]如圖9所示，隨后可以對氧化層6進(jìn)行光刻和刻蝕，在氧化層6上形成淺溝槽圖形