一種溝槽型功率mosfet的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體技術領域，特別是涉及一種溝槽型功率MOSFET的制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件為了達到更快的運算速度，更大的數據存儲量以及更多的功能，半導體晶片朝向更高的元件密度，高集成度方向發展，對其物理結構和制造工藝的要求越來越高，金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, M0SFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同，可分為“N型”與“P型”的兩種類型，通常又稱為NM0SFET與PM0SFET，其他簡稱尚包括NMOS、PMOS等。因其具有開關速度快，輸入阻抗高，頻率特性好的特點，得到了廣泛的應用，對于傳統的M0SFET，一般通過增大外延層厚度和降低外延層摻雜濃度的方式提高擊穿電壓。在傳統制造MOSFET工藝中，常常使用6-7層光刻掩膜，工藝流程復雜，制造成本較高。
[0003]中國專利CN104733535A公開了一種功率M0SFET，包括:襯底，外延層，外延層覆蓋襯底，源摻雜區，源摻雜區位于外延層內；阱區，阱區位于外延層內且位于源摻雜區下方；多晶源極，多晶源極被外延層包圍且位于芯片表面下方；多個浮空電極，浮空電極被外延層包圍且位于多晶源極下方；電容介質層，電容介質層位于浮空電極之間，浮空電極與多晶源極之間，以及位于最下方的浮空電極與外延層之間；以及側壁介質層，側壁介質層位于外延層與多晶源極之間，以及外延層與浮空電極之間，此功率MOSFET兼具了 CC-M0SFET與SJ-M0SFET的優點，但是結構復雜，制備工藝難度較大，成本偏高，不利于市場競爭。中國專利CN 102479713 A公開了一種MOSFET制造方法及M0SFET，該方法包括:在外延層表面上形成柵氧化層和多晶硅柵；在外延層表面內形成源區；進行源區氧化，在源區表面上多晶硅柵和源區之間的空隙中，形成氧化物；同時此專利提供了一種M0SFET，包括外延層、形成于外延層表面內的源區、形成于外延層表面上的柵氧化層和多晶硅柵，在所述MOSFET的源區表面上，多晶硅柵和源區之間的空隙中，設置有采用熱氧化生長工藝形成的氧化層。本發明實施例中，源區表面形成的氧化物填充了多晶硅柵邊緣和源區之間的間隙，同時增加了柵區邊緣的柵氧化層的厚度，因此，能夠減小柵區邊緣的柵氧化層被擊穿的可能性，但是此方法工藝復雜，成本偏高，不利于市場競爭。
【發明內容】
[0004]為解決MOSFET制造工藝復雜，成本較高的問題，我們提出了溝槽型功率MOSFET的制造方法，采用本發明可以達到工藝簡化，成本較低的目的。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0006]為達到上述目的，我們提出了一種溝槽型功率MOSFET的制造方法，步驟如下:
[0007](I)米用N+晶向作為原始娃片襯底，在其上生長娃拋光外延片作為N-外延層，制得原始娃材料；
[0008](2)在步驟(I)中的原始硅材料上氧化生長二氧化硅場氧化層，其厚度為6000-10000 埃；
[0009](3)第一次掩膜:在場氧化層上進行有源區和保護環光刻和腐蝕；
[0010](4)第一次掩膜結束后，再生長一層薄氧化層，其厚度為300-500埃，作為后續離子注入的墊氧化層，然后進行阱區和P型保護環區注入，并在1100-1175°C，N2氣氛下，運行一定的時間推進雜質，形成一定結深的擴散區，形成阱區和終端保護環區；
[0011 ] (5)第二次掩膜:淀積溝槽刻蝕的硬掩膜，厚度為5000-10000埃，涂一層光致抗蝕劑，進行光刻構圖；刻蝕暴露區域的硬掩膜，當刻蝕進行到硅表面時，停止刻蝕，然后去除光致抗蝕劑，如此第二層掩膜的圖形即從光刻膠層上轉移到硬掩膜層上，然后再以硬掩膜做保護，繼續刻蝕硅，使溝槽達到一定的深度后，停止刻蝕，形成溝槽，使用濕法工藝刻蝕去除剩余的硬掩膜；
[0012](6)第二次掩膜結束后，生長一層300-1000埃厚度的二氧化硅層，作為柵氧化層；淀積多晶硅層，厚度為8000-15000埃，覆蓋整個硅片，并填充進溝槽，然后進行多晶硅等離子刻蝕，僅保留溝槽內的多晶硅，作為多晶硅柵電極；
[0013](7)多晶硅刻蝕后，進行砷注入，形成N+源極，淀積一層5000-8000埃的硼磷硅玻璃(BPSG)，并在800-950°C，N2氣氛下高溫回流一段時間，使表面平坦化，同時激活推進N+源區；
[0014](8)第三次掩膜:涂附一層光致抗蝕劑，進行接觸孔區域的光刻，通過干法刻蝕的方法，去除接觸孔區域的硼磷硅玻璃(BPSG)和一定深度(確保N+源層被刻透)的硅，形成柵電極接觸孔，源極接觸孔；
[0015](9)進行接觸區硼注入形成P+區，然后采用快速退火工藝，激活注入的硼離子；
[0016](10)第四次掩膜:濺射一層4-8 μm左右厚的金屬，之后涂覆一層光致抗蝕劑，進行光刻構圖，暴露需要隔離的區域，然后進行金屬刻蝕，將器件表面的金屬終端、源極金屬和柵極金屬的金屬分隔開；最后在400-450°C，氮氣或氮氫混合氣體中運行一定時間，進行金屬合金處理；
[0017](11)進行硅片背面減薄，并在背面淀積一定厚度的鈦、鎳、銀復合金屬層作為器件的漏極。
[0018]優選地，上述步驟(5)中硬掩膜為氮化硅層或者二氧化硅層。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020]1、簡化了工藝流程，降低了制造成本，有助于提高生產成品率。
【附圖說明】
[0021]圖1為原始娃外延片的不意圖；
[0022]圖2為本發明進行有源區及保護環光刻腐蝕后的示意圖；
[0023]圖3為本發明進行有源區和終端保護環注入及高溫退火后的示意圖
[0024]圖4為本發明進行溝槽光刻后的示意圖；
[0025]圖5為本發明進行溝槽刻蝕以及去除光刻膠和硬掩膜后的示意圖；
[0026]圖6為本發明進行柵氧化層生長和多晶硅淀積、刻蝕后的示意圖；
[0027]圖7為本發明進行源區注入后的示意圖；
[0028]圖8為本發明進彳丁介質層淀積、回流后的不意圖；
[0029]圖9為本發明進行接觸孔光刻、刻蝕和接觸孔雜質注入、快速熱退火后的示意圖；
[0030]圖10為本發明進行金屬淀積、金屬刻蝕后的示意圖；
[0031]圖11為本發明進行背面硅減薄、金屬淀積后的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0033]實施例1
[0034]參閱圖1原始硅片襯