一種超結mos器件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種超結M0S器件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]超結(Super junct1n)M0S又稱為CoolMOSD,其通過設置一個深入外延層的P區(即P外延)，在大大提高器件擊穿電壓的同時，對導通電阻基本上不產生影響。
[0003]圖1至圖4示出了一種現有的超結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，經光刻和刻蝕，在N型外延層2內部形成深溝槽；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，經驅入后，在N型外延層2內部形成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9和源區10,并形成介質層11、正面金屬層12和背面金屬層13,所制成的超結M0S的結構如圖4所示。
[0004]現有的超結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進行回刻或研磨，然而該操作會對器件產生不利影響。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種超結M0S器件及其制造方法，其無需對深溝槽外部的P型外延層進行回刻或研磨，因此能夠較好地保證超結M0S器件的質量。
[0006]本發明提供的一種超結M0S器件的制造方法，包括如下順序進行的步驟:
[0007]在N型硅襯底的N型外延層內部形成深溝槽；
[0008]在形成有所述深溝槽的N型硅襯底上形成P型外延層，經驅入，在所述N型外延層內部形成P型擴散層；
[0009]在所述P型外延層內部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內部;
[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型外延層內部形成源區；
[0012]在形成有所述源區的N型硅襯底表面依次形成介質層和金屬層。
[0013]本發明的超結M0S器件的制造方法對現有工藝進行改進和優化，其無需對深溝槽外部的P型外延層進行回刻或研磨，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-體區的制作步驟。
[0014]進一步地，所述在N型硅襯底的N型外延層內部形成深溝槽，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型硅襯底進行刻蝕，在所述N型外延層內部形成深度為30?60um、寬度為2?Sum的深溝槽，隨后去除所述初始氧化層。
[0018]進一步地，所述驅入的溫度為900?1200°C，時間為20?300分鐘。
[0019]進一步地，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型硅襯底進行刻蝕，在所述P型外延層內部形成淺溝槽，并使所述淺溝槽深入至所述N型外延層內部，隨后去除所述氧化層。
[0023]進一步地，所述柵氧化層的生長溫度為800?1100°C，厚度為0.02?0.2um。
[0024]進一步地，所述在所述淺溝槽內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型外延層內部形成源區，具體包括如下步驟:
[0028]對填充有多晶硅的N型硅襯底進行光刻和刻蝕，形成具有源區圖形的光刻膠層；
[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型外延層內部形成源區，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]進一步地，所述在形成有源區的N型硅襯底表面依次形成介質層和金屬層，具體包括如下步驟:
[0031]在形成有所述源區的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成介質層；
[0032]對所述介質層和其下方的柵氧化層進行刻蝕，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]本發明還提供一種超結M0S器件，其具有N型硅襯底；
[0034]在所述N型硅襯底的一側表面設有N型外延層，在所述N型外延層內部設有深溝槽，在所述深溝槽內部和所述N型外延層表面設有P型外延層，在所述N型外延層內部設有P型擴散層；
[0035]在所述P型外延層內部設有淺溝槽和源區，所述淺溝槽深入至所述N型外延層內部，在所述淺溝槽和源區表面設有柵氧化層，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有介質層和金屬層。
[0036]進一步地，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置在所述介質層表面，所述背面金屬層設置在所述N型硅襯底背面。。
[0037]進一步地，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合層。
[0038]本發明的超結M0S器件的制造方法無需對深溝槽外部的P型外延層進行回刻或研磨，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；利用本發明制造方法制得的超結M0S器件質量高，可靠性好。
【附圖說明】
[0039]圖1至圖4為一種現有的超結M0S器件的制造方法的制造流程示意圖；
[0040]圖5至圖17為本發明的超結M0S器件的制造方法的制造流程示意圖。
【具體實施方式】
[0041]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的附圖和實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0042]實施例
[0043]本發明的超結M0S器件的制造方法，包括如下順序進行的步驟:
[0044]步驟1、在N型硅襯底的N型外延層內部形成深溝槽；
[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進行刻蝕，在N型外延層2內部形成深度為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對器件的具體要求在上述范圍內進行選擇，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,經驅入，在N型外延層內部形成P型擴散層；
[0048]具體地，如圖7所示，可以采用常規方法在步驟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的溫度下驅入20?300分鐘，例如在1050°C的溫度下驅入150分鐘，使P型外延層4中的P型雜質擴散至N型外延層2的與P型外延層4接觸的一側表面內部，從而形成P型擴散層50
[0049]步驟3、在P型外延層內部形成淺溝槽，并使淺溝槽深入至N型外延層內部；
[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進行光刻和刻蝕，在氧化層6上形成淺溝槽圖形