溝槽型雙層柵mos及工藝方法
【專利摘要】本發明公開了一種溝槽型雙層柵MOS，其硅襯底中具有體區，源極溝槽位于體區且底部位于襯底中，溝槽內填充多晶硅；多晶硅略低于硅襯底表面，多晶硅上方具有熱氧化層填滿溝槽；襯底表面為硼磷硅玻璃；所述硅襯底中還具有肖特基溝槽，所述肖特基溝槽填充多晶硅，且多晶硅與溝槽之間以氧化層隔離；所述源極溝槽內的多晶硅與源極溝槽之間還間隔有隔離層，所述隔離層是第一氧化硅層、氮化硅以及第二氧化硅層的復合三明治結構；所述硼磷硅玻璃不填充入源極溝槽；所述肖特基溝槽內是以多晶硅填充滿。本發明還公開了所述溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，本方法改善了肖特基區形貌，避免了深接觸孔工藝，有效避免形成碗口界面，使刻蝕精度更易控制，節約成本。
【專利說明】溝槽型雙層柵MOS及工藝方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及集成電路設計制造領域，特別是指一種溝槽型雙層柵M0S，本發明還設 及所述溝槽型雙層柵M0S的工藝方法。
【背景技術】
[0002] 溝槽型雙層柵M0S，作為一種功率器件，具有擊穿電壓高，導通電阻低，開關速度快 的特點。圖1所示為一種常見的溝槽型雙層柵M0S器件的源極溝槽結構示意圖，其源極溝 槽中下部填充有多晶娃，多晶娃與溝槽之間間隔有氧化娃膜層，多晶娃上方具有熱氧化層， 再W棚磯娃玻璃填充滿溝槽內剩余空間，深接觸孔穿通棚磯娃玻璃與熱氧化層與多晶娃接 觸。其特點是源極溝槽內填充的多晶娃僅占溝槽內部空間的一半左右，使得源極接觸孔需 要做得較深才能與溝槽下部填充的多晶娃接觸。圖2是柵極溝槽示意圖，圖3是肖特基區 的溝槽，與源極溝槽類似，其溝槽內部填充有多晶娃，多晶娃與溝槽之間間隔有氧化層。多 晶娃上方具有熱氧化層，溝槽內填充的多晶娃僅占溝槽內部空間的一半左右，其余空間W 介質層填充。
[0003] 該結構的缺陷在于；如圖4所示，由于肖特基區較小，無法通過EPD(刻蝕終點監 巧。來控制刻蝕深度，目前的工藝普遍采用的是刻蝕時間控制，控制精度不高，導致刻蝕形 成的深度均一性不好。另外，由于肖特基區的溝槽較深，層間介質淀積之后溝槽處表面的落 差大，且由于層間介質不同膜質的刻蝕速率不一致，導致刻蝕后表面形貌呈碗型，接觸孔區 域界面比較粗趟，影響鐵/氮化鐵的界面質量。
[0004] 上述的缺陷結合起來導致所述溝槽型雙層柵M0S在肖特基區的邊緣可能形成比 較脆弱的點或區，使器件的擊穿電壓降低。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種溝槽型雙層柵M0S結構。
[0006] 本發明還要解決的技術問題在于提供所述溝槽型雙層柵M0S結構的制造方法，改 善肖特基的形貌，提高器件的擊穿電壓性能。
[0007] 為解決上述問題，本發明所述的溝槽型雙層柵M0S，其娃襯底中具有體區，源極溝 槽位于體區且底部位于襯底中，溝槽內填充多晶娃；多晶娃略低于娃襯底表面，多晶娃上方 具有熱氧化層填滿溝槽；襯底表面為棚磯娃玻璃；所述娃襯底中還具有肖特基溝槽，所述 肖特基溝槽填充多晶娃，且多晶娃與溝槽之間W氧化層隔離；
[000引所述源極溝槽內的多晶娃與源極溝槽之間還間隔有隔離層，所述隔離層是第一氧 化娃層、氮化娃W及第二氧化娃層的復合=明治結構；所述棚磯娃玻璃不填充入源極溝槽； 所述肖特基溝槽內是W多晶娃填充滿。
[0009] 所述的隔離層，其中第一氧化娃層的厚度為80?100A，氮化娃的厚度為 1加?300A，第二氧化娃層的厚度為U00?2000A。
[0010] 為解決上述問題，本發明所述的溝槽型雙層柵M0S的工藝方法，包含如下步驟：
[0011] 第一步，娃襯底表面淀積氧化層及常壓氧化層，光刻定義刻蝕形成溝槽；
[0012] 第二步，溝槽內淀積第一氧化娃層、氮化娃層及第二氧化娃層；
[0013] 第=步，溝槽內淀積第一多晶娃并回刻，并利用掩膜板保護第一多晶娃連接孔區 域，對其他區域進行回刻；
[0014] 第四步，溝槽內熱氧化層淀積，W及制作柵氧化層；
[0015] 第五步，第二多晶娃的淀積并回刻；
[0016] 第六步，注入形成P型體區，并進行高溫熱推進；
[0017] 第走步，源極濕法刻蝕并在光刻膠定義下進行離子注入；
[0018] 第八步，去膠，淀積層間介質之后熱推進；
[0019] 第九步，形成棚磯娃玻璃；
[0020] 第十步，接觸孔刻蝕、棚磯娃玻璃刻蝕W及娃襯底刻蝕；
[0021] 第十一步，光刻定義對棚磯娃玻璃進行刻蝕形成肖特基接觸孔；
[0022] 第十二步，淀積鐵/氮化鐵，淀積鶴并回刻，淀積金屬層。
[0023] 進一步地，所述第一步中，淀積氧化層的厚度為400-600A，常壓氧化層的厚度為 1100?2000A。
[0024] 進一步地，所述第二步中，第一氧化娃層的厚度為80?100A，氮化娃層的厚度為 巧0?200A，第二氧化娃層的厚度為1100?2000A。
[0025] 進一步地，所述第S步，第一多晶娃淀積的總厚度為8000?12000A。
[0026] 進一步地，所述第四步，熱氧化層淀積的厚度為3000?52加A。
[0027] 進一步地，所述第六步，P型體區進行115(TC熱推進30分鐘。
[002引進一步地，所述第走步，源極濕法刻蝕至保留氧化層巧日?300A。
[0029] 進一步地，所述第九步，淀積棚磯娃玻璃的厚度為4300?5300A。
[0030] 本發明所述的溝槽型雙層柵MOS，其源極溝槽的隔離層采用了氧化娃/氮化娃/氧 化娃的=明治復合結構，同時內部填充的多晶娃更多，使得源極接觸孔的深度變淺，降低了 溝槽刻蝕的難度，同樣，肖特基溝槽內填充的多晶娃也更多更接近溝槽頂部。
【專利附圖】
【附圖說明】
[003U 圖1是現有溝槽型MOS源極溝槽結構示意圖。
[003引圖2是現有溝槽型MOS柵極溝槽結構示意圖。
[003引圖3是現有溝槽型MOS柵極肖特基溝槽結構示意圖。
[0034] 圖4是現有溝槽型MOS平面結構示意圖。
[0035] 圖5?11是本發明工藝步驟示意圖。
[0036] 圖12是本發明工藝流程圖。
[0037] 附圖標記說明
[00測 1是MOS陽T區域，2是柵極，3是肖特基區，4是襯底，5是（第一）氧化娃層，6是 多晶娃，7是熱氧化層，8是P型體區，9是接觸孔，10是層間介質，11是棚磯娃玻璃，12是氮 化娃，13是第二氧化娃層，14是多晶娃，15是光刻膠。
【具體實施方式】
[0039] 本發明所述的溝槽型雙層柵MOS，其源極溝槽如圖10所示，娃襯底4中具有體區 8,源極溝槽位于體區8且底部位于襯底4中，溝槽內填充多晶娃6 ;多晶娃6略低于娃襯底 4表面，多晶娃6上方具有熱氧化層7填滿溝槽；襯底表面為層間介質10和棚磯娃玻璃11 ; 所述娃襯底4中還具有肖特基溝槽，如圖11所示，所述肖特基溝槽填充多晶娃，且多晶娃與 溝槽之間W氧化層隔離。
[0040] 所述源極溝槽內的多晶娃6與源極溝槽之間還間隔有隔離層，所述隔離層是第一 氧化娃層5、氮化娃12 W及第二氧化娃層13的復合=明治結構，其中第一氧化娃層的厚度 為凱?100A，氮化娃的厚度為巧0?200A，第二氧化娃層的厚度為1100?2000A;所述棚磯 娃玻璃不填充入源極溝槽；本實施例選擇第一氧化娃層厚度90A，氮化娃厚度200A，第二氧 化娃層厚度1100A。所述肖特基溝槽內是W多晶娃填充滿。
[004U 本發明所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，包含如下步驟：
[0042] 第一步，娃襯底表面淀積氧化層及常壓氧化層，淀積氧化層的厚度為400?600A， 如淀積450A，常壓氧化層的厚度為1100?2000A，如淀積2000A;光刻定義刻蝕形成溝槽。如 圖5所示。
[0043] 第二步，溝槽內淀積第一氧化娃層、氮化娃層及第二氧化娃層；第一氧化娃層的厚 度為90A，氮化娃層的厚度為200A，第二氧化娃層的厚度為nooA。
[0044] 第S步，溝槽內淀積多晶娃并回刻，多晶娃淀積12K，并利用掩膜板保護第一多晶 娃接觸孔區域，對其他區域進行回刻，如圖6所示。
[0045] 第四步，溝槽內熱氧化層7淀積，熱氧化層7淀積的厚度為3000?5250A，W及制作 柵氧化層；如圖7所示。
[0046] 第五步，第二多晶娃的淀積并回刻，形成多晶娃柵極。
[0047] 第六步，注入形成P型體區8,并進行115(TC熱推進30分鐘的高溫熱推進。
[0048] 第走步，源極濕法刻蝕并在光刻膠定義下進行離子注入；源極濕法刻蝕至保留氧 化層巧0A。
[0049] 第八步，去膠，淀積層間介質10之后熱推進。
[0化0] 第九步，形成如5300A厚度的棚磯娃玻璃11。
[0化1] 第十步，接觸孔刻蝕、棚磯娃玻璃刻蝕W及娃襯底刻蝕，如圖8所示。
[0052] 第十一步，光刻定義對棚磯娃玻璃進行刻蝕形成肖特基接觸孔，如圖9所示。
[0化3] 第十二步，淀積鐵/氮化鐵，淀積鶴并回刻，淀積金屬層。最終形成的器件如圖10 及圖11所示，圖10是源極溝槽結構示意圖，圖11是肖特基溝槽結構示意圖（柵極溝槽仍 參考圖2)。
[0化4] 通過上述方法，肖特基區域的源極多晶娃在做完兩層多晶娃間的氧化后表面與襯 底表明持平，在肖特基刻蝕時可W有效避免形成碗口界面，肖特基區源極多晶娃在IP0氧 化之后厚度保持一致，保證了刻蝕的均一性，形成的肖特基區邊緣沒有擊穿點，保證了器件 的擊穿電壓穩定。源極的第一多晶娃上方的引出區由同一高度改為臺階式結構，即第一多 晶娃的高度是不相同的，在需要連接孔的區域是比較高的，與娃表面持平，避免了深溝槽工 藝所帶來的刻蝕不均勻，使溝槽刻蝕深度控制更精確，節約成本。
[0055] W上僅為本發明的優選實施例，并不用于限定本發明。對于本領域的技術人員來 說，本發明可W有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同 替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種溝槽型雙層柵MOS，其硅襯底中具有體區，源極溝槽位于體區且底部位于襯底 中，溝槽內填充多晶硅；多晶硅略低于硅襯底表面，多晶硅上方具有熱氧化層填滿溝槽；襯 底表面為硼磷硅玻璃；所述硅襯底中還具有肖特基溝槽，所述肖特基溝槽填充多晶硅，且多 晶硅與溝槽之間以氧化層隔離；其特征在于：所述源極溝槽內的多晶硅與源極溝槽之間還 間隔有隔離層，所述隔離層是第一氧化硅層、氮化硅以及第二氧化硅層的復合三明治結構； 所述硼磷硅玻璃不填充入源極溝槽；所述肖特基溝槽內是以多晶硅填充滿。
2. 如權利要求1所述的，其特征在于：所述的隔離層，其中第一氧化硅層的厚度為 80?100A，氮化硅的厚度為150?300A，第二氧化硅層的厚度為1100?2000A。
3.制備如權利要求1所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：包含如下步 驟： 第一步，硅襯底表面淀積氧化層及常壓氧化層，光刻定義刻蝕形成溝槽； 第二步，溝槽內淀積第一氧化硅層、氮化硅層及第二氧化硅層； 第三步，溝槽內淀積第一多晶硅并回刻，并利用掩膜板保護第一多晶硅連接孔區域，對 其他區域進行回刻； 第四步，溝槽內熱氧化層淀積，以及制作柵氧化層； 第五步，第二多晶硅的淀積并回刻； 第六步，注入形成P型體區，并進行高溫熱推進； 第七步，源極濕法刻蝕并在光刻膠定義下進行離子注入； 第八步，去膠，淀積層間介質之后熱推進； 第九步，形成硼磷硅玻璃； 第十步，接觸孔刻蝕、硼磷硅玻璃刻蝕以及硅襯底刻蝕； 第i^一步，光刻定義對硼磷娃玻璃進行刻蝕形成肖特基接觸孔； 第十二步，淀積鈦/氮化鈦，淀積鎢并回刻，淀積金屬層。
4.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第一步中，淀 積氧化層的厚度為400-600A，常壓氧化層的厚度為1100?2000A。
5.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第二步中， 第一氧化硅層的厚度為80?100A，氮化硅層的厚度為150?200A，第二氧化硅層的厚度為 1100?2000A。
6.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第三步，第一 多晶硅淀積的總厚度為8000?12000A。
7.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第四步，熱氧 化層淀積的厚度為3000?5250A。
8.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第六步，P型 體區進行1150 °C熱推進30分鐘。
9.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第七步，源極 濕法刻蝕至保留氧化層250?300A。
10.如權利要求3所述的溝槽型雙層柵MOS的工藝方法，其特征在于：所述第九步，淀 積硼磷硅玻璃的厚度為4300?5300A。
【文檔編號】H01L29/78GK104465781SQ201410852324
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】陳晨, 周穎, 陳正嶸, 陳菊英 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司