一種溝槽型vdmos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，具體涉及一種溝槽型VDMOS器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(VDMOS)包括平面型VDMOS和溝槽型VDM0S。溝槽型VDMOS是一種用途非常廣泛的功率器件，其漏源兩極分別設(shè)置在器件兩偵牝電流在器件內(nèi)部垂直流通，從而增加了電流密度，改善了額定電流，單位面積的導(dǎo)通電阻較小。
[0003]常規(guī)的溝槽型VDMOS器件的制造方法如圖1至圖7所示，其通常包括:1)在硅襯底I的外延層2表面形成初始氧化層10，通過(guò)光刻和刻蝕，在外延層2的內(nèi)部形成溝槽11 ；2)在形成有溝槽的硅襯底表面依次形成柵氧化層3和摻雜的多晶硅層4，多晶硅層4同時(shí)填充在整個(gè)溝槽內(nèi)部；3)刻蝕，去除溝槽外部的多晶硅層4后，進(jìn)行離子注入，從而在外延層2的內(nèi)部形成體區(qū)5 ;4)對(duì)形成有體區(qū)5的硅襯底進(jìn)行光刻，在形成具有源區(qū)圖形的光刻膠層12后，注入不同類型的離子，從而在外延層2內(nèi)部的溝槽兩側(cè)形成源區(qū)6 ;5)形成介質(zhì)層7、接觸孔和金屬層(包括正面金屬層8和背面金屬層9)。
[0004]在溝槽型VDMOS器件中，柵源電容Cgs (即柵極與源極之間的電容)主要是由溝槽內(nèi)的柵極多晶硅/柵氧化層/源區(qū)組成的寄生電容Cl、柵極多晶硅/柵氧化層/體區(qū)組成的寄生電容C2以及柵極多晶硅/介質(zhì)層/源極金屬組成的寄生電容C3構(gòu)成，即Cgs =Cl+C2+C3(如圖7所示)。由于柵源電容Cgs過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響溝槽型VDMOS器件的開(kāi)關(guān)頻率，因此要求該電容越小越好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種溝槽型VDMOS器件及其制造方法，該制造方法能夠有效降低器件的柵源電容，利用該制造方法制成的溝槽型VDMOS器件具有較低的柵源電容。
[0006]本發(fā)明提供的一種溝槽型VDMOS器件的制造方法，至少包括如下步驟:
[0007]在硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)；
[0008]在硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽，并在形成有所述溝槽的硅襯底表面形成柵氧化層；
[0009]在所述柵氧化層表面形成多晶硅層；
[0010]去除所述溝槽外部的多晶硅層和所述溝槽內(nèi)部的部分多晶硅，并使溝槽內(nèi)部被保留的部分多晶硅的上表面高于所述體區(qū)的下表面。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的溝槽型VDMOS器件的制造方法還包括:
[0012]在硅襯底的外延層內(nèi)部形成源區(qū)；以及
[0013]在形成有所述源區(qū)的硅襯底上形成介質(zhì)層、接觸孔和金屬層。
[0014]在本發(fā)明中，所述源區(qū)、介質(zhì)層、接觸孔和金屬層可以按照常規(guī)方法制作；并且所述體區(qū)可以在形成溝槽之前進(jìn)行制作，也可以在形成多晶硅層之后進(jìn)行制作。在本發(fā)明中，若無(wú)特殊說(shuō)明，所述溝槽外部指的是溝槽開(kāi)口上方的整個(gè)區(qū)域，所述溝槽內(nèi)部指的是由溝槽內(nèi)壁(內(nèi)表面)與溝槽開(kāi)口所圍成的區(qū)域。
[0015]本發(fā)明所述的制造方法通過(guò)對(duì)器件的制造工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，在形成多晶硅層后，將溝槽內(nèi)部上方的多晶硅刻蝕掉，從而在后續(xù)形成介質(zhì)層和源極金屬層時(shí)，使介質(zhì)層部分位于溝槽內(nèi)部，由此增大了柵極多晶硅與源極金屬層之間的間距，從而降低柵極多晶硅/介質(zhì)層/源極金屬組成的寄生電容C3 ;此外，源區(qū)與柵極多晶硅的交疊面積相對(duì)減小，因此柵極多晶硅/柵氧化層/源區(qū)組成的寄生電容Cl得以減小，溝槽型VDMOS器件的柵源電容Cgs得以降低。
[0016]在本發(fā)明中，在滿足源區(qū)與溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅之間形成交疊(即源區(qū)的下表面低于所述溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅的上表面)的前提下，對(duì)溝槽內(nèi)部上方的多晶硅的刻蝕量可以盡可能地大。在本發(fā)明一實(shí)施方式中，可以根據(jù)常規(guī)形成的源區(qū)的深度來(lái)對(duì)溝槽內(nèi)部的多晶硅進(jìn)行刻蝕，刻蝕的程度應(yīng)使溝槽內(nèi)部被保留的部分多晶硅的上表面高于所述體區(qū)的下表面(即使溝槽內(nèi)部被保留的部分多晶硅與所述體區(qū)之間形成交疊)。
[0017]在本發(fā)明另一實(shí)施方式中，可以在工藝可實(shí)施范圍內(nèi)使對(duì)溝槽內(nèi)部上方的多晶硅的刻蝕量盡可能地大，例如可以使經(jīng)刻蝕而在溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅的上表面低于常規(guī)工藝所形成的源區(qū)的下表面，在此情況下，可以通過(guò)傾斜離子注入并退火來(lái)使源區(qū)與溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅之間形成交疊，具體包括:
[0018]在所述溝槽內(nèi)部被保留部分多晶硅的硅襯底的柵氧化層上形成掩膜；
[0019]利用所述掩膜對(duì)硅襯底進(jìn)行傾斜離子注入并退火，在所述溝槽兩側(cè)形成源區(qū)，所述源區(qū)的下表面低于所述溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅的上表面；
[0020]其中，所述傾斜離子注入的注入方向與垂直注入方向間的傾斜角度不大于30度。
[0021]進(jìn)一步地，控制所述傾斜離子注入，使傾斜注入的離子同時(shí)經(jīng)所述外延層表面的柵氧化層和所述溝槽內(nèi)表面的柵氧化層注入到外延層內(nèi)部。也就是說(shuō)，在形成所述溝槽一側(cè)的源區(qū)時(shí)，所述傾斜離子注入的注入方向與在形成所述溝槽另一側(cè)源區(qū)時(shí)的注入方向相向。
[0022]在本發(fā)明一實(shí)施方式中，其具體可以包括:
[0023]在所述溝槽內(nèi)部保留部分多晶硅的硅襯底的柵氧化層上形成掩膜；
[0024]利用所述掩膜對(duì)硅襯底進(jìn)行傾斜離子注入并退火，在所述溝槽兩側(cè)形成源區(qū)，所述源區(qū)的下表面低于所述溝槽內(nèi)部被保留的多晶硅的上表面；
[0025]其中，在形成所述溝槽一側(cè)的源區(qū)時(shí)，傾斜離子注入方向?yàn)榇怪弊⑷氲捻槙r(shí)針?lè)较?，在形成所述溝槽另一?cè)的源區(qū)時(shí)，傾斜離子注入方向?yàn)榇怪弊⑷氲哪鏁r(shí)針?lè)较?，并且傾斜離子注入的傾斜角度呈不大于30度的角度。
[0026]在本發(fā)明中，所述垂直注入指的是以與所述硅襯底表面垂直的方向進(jìn)行注入(即傾斜角度為O度，如圖4和圖5所示)。
[0027]進(jìn)一步地，所述掩膜可以為具有源區(qū)圖形的光刻膠層。
[0028]進(jìn)一步地，所述傾斜尚子注入的尚子能量為100?150KeV,尚子劑量為115?1016/cm2，所述退火的溫度為800?1100°C，時(shí)間為20?60分鐘。
[0029]進(jìn)一步地，傾斜離子注入的傾斜角度呈不大于10度的角度，例如7度左右。
[0030]本發(fā)明還提供一種溝槽型VDMOS器件的制造方法，包括如下順序進(jìn)行的步驟:
[0031]在硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)；
[0032]在形成有所述體區(qū)的硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽；
[0033]在形成有所述溝槽的硅襯底表面形成柵氧化層；
[0034]在所述柵氧化層表面形成多晶硅層；
[0035]去除所述溝槽外部的多晶硅層和所述溝槽內(nèi)部的部分多晶硅，并使溝槽內(nèi)部被保留的部分多晶硅的上表面高于所述體區(qū)的下表面；
[0036]在所述溝槽內(nèi)部被保留部分多晶硅的硅襯底的外延層內(nèi)部形成源區(qū)；
[0037]在形成有所述源區(qū)的硅襯底上形成介質(zhì)層、接觸孔和金屬層。
[0038]在本發(fā)明所述的制造方法中，所述溝槽可以采用常規(guī)方法形成。例如，可以在硅襯底的外延層表面形成初始氧化層，并對(duì)所述初始氧化層進(jìn)行光刻和刻蝕，從而在初始氧化層上形成溝槽圖形，然后利用該具有溝槽圖形的初始氧化層作為掩膜對(duì)外延層進(jìn)行刻蝕，從而在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成溝槽；具體地，所述初始氧化層的生長(zhǎng)溫度可以為900?1100°C，厚度可以為0.05?0.2um。
[0039]進(jìn)一步地，所述在硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)，具體包括:向所述硅襯底注入P型離子并退火，在所述硅襯底的外延層內(nèi)部形成體區(qū)，所述P型離子的能量為80?120KeV，劑量為113?1014/cm2，所述退火的溫度為1100?1200°C，時(shí)間為50?200分鐘。
[0040]進(jìn)一步地，所述在形成有所述溝槽的硅襯底表面形成柵氧化層，具體包括:在900?1100°C的溫度下在形成有所述溝槽的硅襯底表面生長(zhǎng)厚度為0.02?0.2um的氧化層。
[0041]進(jìn)一步地，所述在所述柵氧化層表面形成多晶硅層，具體包括:在500?700°C