專利名稱：溝槽型mos晶體管制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造工藝，更具體地說，本發明涉及一種溝槽型MOS晶體管制造方法。
背景技術：
溝槽型MOS (trench M0S)晶體管作為一種新型垂直結構器件，是在VDMOS (垂直雙擴散金屬-氧化物半導體場效應晶體管)的基礎上發展起來的，兩者均屬于高元胞密度器件。但該結構與前者相比有許多性能優點如更低的導通電阻、低柵漏電荷密度，從而有低的導通和開關損耗及快的開關速度。同時由于溝槽型MOS的溝道是垂直的，故可進一步提高其溝道密度，減小芯片尺寸。圖I是傳統溝槽型MOS晶體管的橫截面圖。如圖I所示，傳統溝槽型MOS晶體管包括半導體襯底100、設置在半導體襯底100上的漏區101、在漏區101上形成的漂移區102、在漂移區上形成的溝道區103和在溝道區103上形成的源區104。其中，如圖I所示，柵極結構包括形成在溝槽側壁上的柵極氧化物層106以及填充了溝槽的柵極多晶硅105。以N型溝槽型MOS晶體管為例，漏區101采用高摻雜的N型襯底。并在其上外延生長有低濃度的N型摻雜劑作為漂移區102。溝道體103可注入有P型摻雜劑。源區104可注入有N型摻雜劑。在現有技術中，阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三道工藝是三個步驟完成的；具體地說，在根據現有技術的溝槽型MOS晶體管制造方法中，依次執行溝槽的光刻與刻蝕、柵極結構的形成、層間電介質(Inter Layer Dielectrics)的沉積及接觸孔形成前的光刻與刻蝕、阱區注入、源區注入、接觸孔形成、以及金屬光刻與刻蝕等步驟。但是，由于阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三道工藝是三個步驟完成的，所以需要3塊光罩來完成這三道工藝。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠將阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三道工藝集成在一道光刻工藝中的溝槽型MOS晶體管制造方法。為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種溝槽型MOS晶體管制造方法，于包括溝槽形成步驟，用于在硅片中形成溝槽；柵極結構的形成步驟，用于在溝槽中形成柵極結構；層間電介質的沉積及刻蝕步驟，用于沉積層間電介質層，并通過刻蝕在層間電介質層中形成兩種接觸孔的圖案，一種是對應于與有源區接觸的接觸孔的圖案，另一種是作為器件外圍保護環的圖案；在兩種接觸孔中離子注入B和P，在有源區形成阱區和源區，同時在保護環區形成保護環；第一沉積步驟，用于在兩種接觸孔的圖案中沉積正硅酸乙酯;第二沉積步驟，用于在兩種接觸孔的圖案中沉積硼磷硅玻璃；硼磷硅玻璃回流步驟，用于對硼磷硅玻璃進行回流，將保護環區的接觸孔密封；硼磷硅玻璃刻蝕步驟對硼磷硅玻璃進行刻蝕以形成與有源區接觸的接觸孔的隔離物，從而將與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸縮小為最終關鍵尺寸；硅片刻蝕步驟，用于以正硅酸乙酯和硼磷硅玻璃為阻擋層對硅襯底進行刻蝕，以形成與有源區接觸的接觸孔；后續沉積刻蝕步驟，用于形成接觸孔阻擋層并沉積金屬，再對金屬進行刻蝕。優選地，所述第二沉積步驟沉積的硼磷硅玻璃厚度由與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸以及形成保護環的接觸孔的關鍵尺寸決定。優選地，所述第一沉積步驟沉積的正硅酸乙酯的厚度為300,4-600,4..優選地，所述第二沉積步驟沉積的硼磷硅玻璃的厚度為i.5KA-4.5IGL優選地，所述硼磷硅玻璃回流步驟的回流溫度為700°C -9000C。優選地，后續沉積刻蝕步驟沉積的金屬為金屬鎢。在本發明中，第一沉積步驟、第二沉積步驟、硼磷硅玻璃回流步驟、硼磷硅玻璃刻蝕步驟、硅片刻蝕步驟以及后續沉積刻蝕步驟形成了本發明實施例的改進后的接觸孔形成處理。由此，初始有兩種尺寸的接觸孔即與有源區接觸的接觸孔和形成保護環的接觸孔，有源區接觸的接觸孔最初作為阱區和源區離子注入的區域，在完成注入后通過第一沉積步驟、第二沉積步驟、硼磷硅玻璃回流和硼磷硅玻璃刻蝕步驟達到尺寸的縮小，形成最終關鍵尺寸以作為阱區和源區的接觸孔；同時形成保護環的接觸孔最初作為保護環注入的區域，經過以上幾個步驟后最終被密封來作為器件的保護環。由此，使得將阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三步整和到同一道光刻工藝中變得可行，也就有可能使得阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三步只使用一塊光罩。
結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中圖I示意性地示出了溝槽型MOS晶體管的結構。圖2示意性地示出了根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法的流程圖。圖3示意性地示出了根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法的過程結構圖。圖4示意性地示出了根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法的另一過程結構圖。需要說明的是，附圖用于說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。圖2示意性地示出了根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法的流程圖。如圖2所示，根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法包括溝槽形成步驟SI，用于在硅片中形成溝槽；柵極結構的形成步驟S2，用于在溝槽中形成柵極結構；
層間電介質的沉積及刻蝕步驟S3，用于沉積層間電介質層LI，并通過刻蝕在層間電介質層中形成兩種接觸孔的圖案，一種是對應于與有源區接觸的接觸孔的圖案Pl (如圖3所示)，另一種是作為器件外圍保護環的圖案P2 ;在兩種接觸孔中離子注入B和P，在有源區形成阱區和源區，同時在保護環區形成保護環；
第一沉積步驟S01，用于在兩種接觸孔的圖案中沉積正硅酸乙酯(TEOS);優選地，所沉積的正硅酸乙酯的厚度為300A-600A。第二沉積步驟S02，用于在兩種接觸孔的圖案(Pl和P2)中沉積硼磷硅玻璃(boro-phospho-silicate-glass, BPSG)，優選地，所沉積的硼磷娃玻璃的厚度為
I.5KA-4. 5KA0硼磷硅玻璃回流步驟S03，用于對硼磷硅玻璃進行回流，將保護環區的接觸孔(圖案P2)密封(如圖4所示)；優選地，回流溫度為700°C -900°C。硼磷硅玻璃刻蝕步驟S04 :對硼磷硅玻璃進行刻蝕以形成與有源區接觸的接觸孔的隔離物，也就是形成與有源區接觸的接觸孔的側墻(如圖4所示)，形成與有源區接觸的接觸孔的隔離物的目的不僅僅是用于隔離，而且主要是用于把與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸縮小為最終關鍵尺寸。硅片刻蝕步驟S05，用于以正硅酸乙酯和硼磷硅玻璃為阻擋層對硅襯底進行刻蝕，以形成與有源區接觸的接觸孔。后續沉積刻蝕步驟S06，用于形成接觸孔阻擋層并沉積金屬，例如金屬鎢，再對金屬鎢進行刻蝕。其中，第一沉積步驟S01、第二沉積步驟S02、硼磷硅玻璃回流步驟S03、硼磷硅玻璃刻蝕步驟S04、硅片刻蝕步驟S05以及后續沉積刻蝕步驟S06形成了本發明實施例的改進后的接觸孔形成處理。由此，原本與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸大于形成保護環的接觸孔的關鍵尺寸，但是在根據本發明實施例的溝槽型MOS晶體管制造方法中，通過利用硼磷硅玻璃來將與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸縮小為最終關鍵尺寸，所得縮小后的最終關鍵尺寸接近或等于形成保護環的接觸孔的關鍵尺寸，由此，使得將阱區注入、源區注入以及接觸孔形成這三步整和到同一道光刻工藝中(也就是只用一塊光罩)變得可行。其中，優選地，第二沉積步驟S2所沉積的硼磷硅玻璃厚度由與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸以及形成保護環的接觸孔的關鍵尺寸決定。此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關系或者順序關系等。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于包括溝槽形成步驟，用于在硅片中形成溝槽；柵極結構的形成步驟，用于在溝槽中形成柵極結構；層間電介質的沉積及刻蝕步驟，用于沉積層間電介質層，并通過刻蝕在層間電介質層中形成兩種接觸孔的圖案，一種是對應于與有源區接觸的接觸孔的圖案，另一種是作為器件外圍保護環的圖案；在兩種接觸孔中離子注入B和P，在有源區形成阱區和源區，同時在保護環區形成保護環；第一沉積步驟，用于在兩種接觸孔的圖案中沉積正硅酸乙酯；第二沉積步驟，用于在兩種接觸孔的圖案中沉積硼磷硅玻璃；硼磷硅玻璃回流步驟，用于對硼磷硅玻璃進行回流，將保護環區的接觸孔密封；硼磷硅玻璃刻蝕步驟對硼磷硅玻璃進行刻蝕以形成與有源區接觸的接觸孔的隔離物，從而將與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸縮小為最終關鍵尺寸；硅片刻蝕步驟，用于以正硅酸乙酯和硼磷硅玻璃為阻擋層對硅襯底進行刻蝕，以形成與有源區接觸的接觸孔；后續沉積刻蝕步驟，用于形成接觸孔阻擋層并沉積金屬，再對金屬進行刻蝕。
2.根據權利要求I所述的溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述第二沉積步驟沉積的硼磷硅玻璃厚度由與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸以及形成保護環的接觸孔的關鍵尺寸決定。
3.根據權利要求I或2所述的溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述第一沉積步驟沉積的正硅酸乙酯的厚度為300A~600Ad
4.根據權利要求I或2所述的溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述第二沉積步驟沉積的硼磷硅玻璃的厚度為1.5KA-4.5KA。
5.根據權利要求I或2所述的溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述硼磷硅玻璃回流步驟的回流溫度為700°C -900°C。
6.根據權利要求I或2所述的溝槽型MOS晶體管制造方法，其特征在于，后續沉積刻蝕步驟沉積的金屬為金屬鎢。
全文摘要
一種溝槽型MOS晶體管制造方法包括在硅片中形成溝槽；在溝槽中形成柵極結構；沉積層間電介質層，并通過刻蝕在層間電介質層中形成兩種接觸孔的圖案，一種是對應于與有源區接觸的接觸孔的圖案，另一種是作為器件外圍保護環的圖案；在兩種接觸孔中離子注入B和P，在有源區形成阱區和源區，同時在保護環區形成保護環；在兩種接觸孔的圖案中沉積正硅酸乙酯；在兩種接觸孔的圖案中沉積硼磷硅玻璃；對硼磷硅玻璃進行回流，將保護環區的接觸孔密封；對硼磷硅玻璃進行刻蝕以形成與有源區接觸的接觸孔的隔離物，從而將與有源區接觸的接觸孔的初始關鍵尺寸縮小為最終關鍵尺寸；以正硅酸乙酯和硼磷硅玻璃為阻擋層對硅襯底進行刻蝕，以形成與有源區接觸的接觸孔；形成接觸孔阻擋層并沉積金屬，再對金屬進行刻蝕。
文檔編號H01L21/28GK102945808SQ201210507109
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者吳亞貞, 樓穎穎, 劉憲周, 肖培, 馮凱 申請人:上海宏力半導體制造有限公司