专利名称：功率金属氧化物场效应管的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种功率金属氧化物场效应管的形成方法。
背景技术：
功率金属氧化物场效应管具有功率低、开关速度快等特点，广泛应用于电源的开关器件中。现有技术的功率金属氧化物场效应管的形成方法如下请参考图1，提供基底100，所述基底100包括第一区域I、与所述第一区域分立的第二区域II、以及位于第一区域I和第二区域II之间且与所述第一区域I和第二区域II 相邻的第三区域III，所述第一区域I的线宽与第二区域II的线宽的比值为10 1，所述线宽为图示的平行于基底100表面的宽度；所述第一区域I的基底100表面形成有第一绝缘层101，所述第二区域II的基底100表面形成有第二绝缘层103，所述第三区域III的基底100表面形成有栅绝缘层104 ；所述第一绝缘层101、第二绝缘层103、栅绝缘层104表面形成有的电极层105 ；所述电极层105表面形成有研磨阻挡层107 ；所述第三区域III的电极层105和研磨阻挡层107内形成有开口 111，所述开口 111暴露出栅绝缘层104表面；所述研磨阻挡层107表面形成有隔离层109，所述隔离层109填充满所述开口 111。为使第一绝缘层101表面的电极层105不被破坏，并且暴露出第二绝缘层103，需要对图1所示的隔离层109、研磨阻挡层107、电极层105进行研磨，现有技术中通常采用一次研磨的方法，在研磨结束后，如图2所示，所述第一区域I暴露出研磨阻挡层107，所述第二绝缘层103表面还残留有电极层105，造成后续形成的功率金属氧化物场效应管的性能不稳定；或者如图3所示，暴露出所述第二区域II的第二绝缘层103，所述第一区域I的部分电极层105被破坏，所述遭到破坏的电极层105在后续过程中可能发生脱落影响后续工艺步骤，从而造成功率金属氧化物场效应管的性能不稳定。更多功率MOS场效应管的形成方法请参考公开号为“CN101777497A”的申请文件。
发明内容
本发明的实施例解决的问题是提供一种提高功率金属氧化物场效应管的稳定性的形成方法。为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种功率金属氧化物场效应管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一区域和与所述第一区域分立的第二区域，所述第一区域的线宽大于第二区域的线宽，所述第一区域的基底表面形成有第一绝缘层，所述第二区域的基底表面形成有第二绝缘层，覆盖所述第一绝缘层和第二绝缘层的电极层、覆盖所述电极层的研磨阻挡层；执行第一研磨，去除部分所述第一区域的研磨阻挡层并暴露出所述第二区域的电极层；在所述第一研磨后，执行第二研磨，去除部分所述第一区域的研磨阻挡层并暴露出所述第二区域的第二绝缘层。可选地，所述第一区域的线宽与第二区域的线宽的比值为5 1 20 1。可选地，所述第一研磨采用第一研磨浆料，所述第一研磨浆料对隔离层的研磨速率为2300~2600A/min,对研磨阻挡层的研磨速率为600~800A/min;所述第二研磨采用第二研磨浆料，所述第二研磨浆料在电极层和研磨阻挡层之间的研磨选择比大于30 1。可选地，所述研磨阻挡层的厚度为800A~1500 A。可选地，在所述第一研磨后，所述研磨阻挡层的厚度为大于150 A。可选地，在所述第二研磨后，所述研磨阻挡层的厚度为大于50 A。可选地，在所述第二研磨后，所述第二绝缘层的厚度为大于6700 A。可选地，所述基底还包括第三区域，所述第三区域位于所述第一区域和第二区域之间，且与所述第一区域和第二区域相邻；所述第三区域的基底表面高于所述第一区域和第二区域的基底表面，所述第三区域的基底表面形成有栅绝缘层，所述栅绝缘层表面低于第一绝缘层和第二绝缘层表面；所述电极层还位于第三区域的所述栅绝缘层表面；所述研磨阻挡层还位于第三区域的所述电极层表面；所述第三区域的研磨阻挡层和电极层内形成有开口 ；所述研磨阻挡层表面还形成有隔离层，所述隔离层填充满所述开口 ；执行第一研磨和第二研磨后，所述第三区域的隔离层表面低于第一区域的研磨阻挡层表面。与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点本发明的实施例在第一次研磨暴露出所述第一区域的研磨阻挡层和所述第二区域的电极层后，进行第二次研磨，所述第二研磨浆料在电极层和研磨阻挡层之间的研磨选择比大于30 1。因此刻蚀所述第一区域的研磨阻挡层的速率较慢，直到暴露出所述第二区域的第二绝缘层，所述第一区域还存在研磨阻挡层。采用本发明的实施例的方法形成的功率金属氧化物场效应管的第一绝缘层表面的电极层没有遭到破坏，而且第二绝缘层表面也没有电极层残留，功率金属氧化物场效应管的性能稳定。本发明的实施例还存在位于所述第一区域和第二区域之间且与所述第一区域和第二区域相邻的第三区域，所述第三区域的电极层和研磨阻挡层内形成有开口，所述开口内填充满隔离材料，用于后续形成电容。在本发明的实施例中，后续形成的所述开口内的隔离材料表面平整，形成的电容的稳定性好，功率金属氧化物场效应管的性能稳定。
图1 图3是现有技术的功率金属氧化物场效应管的形成方法的剖面结构示意图；图4是本发明的实施例的功率金属氧化物场效应管的形成方法的流程示意图；图5 图7是本发明的实施例的功率金属氧化物场效应管的形成方法的剖面结构示意图。
具体实施例方式由背景技术可知，现有技术中的功率金属氧化物场效应管的形成方法中，通常采用一次研磨，在研磨结束后要么第二绝缘层表面还残留有电极层，不利于后续工艺步骤；或者第一区域的部分电极层遭到破坏影响了功率金属氧化物场效应管的稳定性。本发明实施例的发明人针对上述问题进行研究，由于研磨过程中会不可避免的研磨到整个基底表面的结构，本发明实施例的发明人发现采用两次研磨，在第一研磨中，去除部分第一区域的研磨阻挡层和第二区域的电极层后，为了不破坏第一区域的电极层，并暴露出第二绝缘层，可以采用在所述电极层和所述研磨阻挡层之间的研磨选择比大的研磨浆料进行第二研磨，在第二研磨过程中，仅去除一小部分第一区域的研磨阻挡层，使得第一区域的电极层保存完整，且可以暴露出第二绝缘层，避免了电极层被破坏，而导致的功率金属氧化物场效应管的稳定性差的问题。进一步的，本发明实施例的发明人经过研究后，提供了一种功率金属氧化物场效应管的形成方法。为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明的实施例利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图4示出了本发明具体实施例的功率金属氧化物场效应管的形成方法的流程示意图，包括步骤S201，提供基底，所述基底包括第一区域、与所述第一区域分立的第二区域、 以及位于第一区域和第二区域之间且与所述第一区域和第二区域相邻的第三区域，所述第一区域的线宽大于第二区域的线宽，所述第三区域的基底表面高于所述第一区域和第二区域的基底表面；所述第一区域的基底表面形成有第一绝缘层，所述第二区域的基底表面形成有第二绝缘层，所述第三区域的基底表面形成有栅绝缘层，所述栅绝缘层表面低于所述第一绝缘层和第二绝缘层表面；所述第一绝缘层、第二绝缘层和栅绝缘层的表面形成有电极层；所述电极层的表面形成有研磨阻挡层；所述第三区域的电极层和研磨阻挡层内形成有开口，所述开口暴露出栅绝缘层表面；所述研磨阻挡层表面形成有隔离层，所述隔离层填充满所述开口。步骤S203，执行第一研磨，去除部分隔离层、部分所述第一区域的研磨阻挡层、以及第二区域的研磨阻挡层，暴露出所述第二区域的电极层；步骤S205，在执行完所述第一研磨后，执行第二研磨，去除部分第一区域的研磨阻挡层、第二区域的电极层以及部分第三区域的隔离层，暴露出所述第二区域的第二绝缘层。具体请参考图5 图7，图5 图7示出了本发明实施例的功率金属氧化物场效应管的形成方法的剖面结构示意图。执行步骤S201，请参考图5，提供基底300，所述基底包括第一区域I、与所述第一区域I分立的第二区域II、以及位于第一区域I和第二区域II之间且与所述第一区域I和第二区域II相邻的第三区域III，所述第一区域I的线宽大于第二区域II的线宽，所述第三区域III的基底300表面高于所述第一区域I和第二区域II的基底300表面；所述第一区域I的基底300表面形成有第一绝缘层301，在所述第二区域II的基底300表面形成有第二绝缘层303，所述第三区域III的基底300表面形成有栅绝缘层305，所述栅绝缘层 305表面低于所述第一绝缘层301和第二绝缘层302表面；所述第一绝缘层301、第二绝缘层303和栅绝缘层304的表面形成有电极层305 ；所述电极层305的表面形成有研磨阻挡层307 ；所述第三区域III的电极层305和研磨阻挡层307内形成有开口 311，所述开口 311 暴露出栅绝缘层305表面；所述研磨阻挡层307表面形成有隔离层309，所述隔离层309填充满所述开口 311。所述基底300为硅基底。所述基底300包括第一区域I、与所述第一区域I分立的第二区域II、以及位于第一区域I和第二区域II之间且与所述第一区域I和第二区域II相邻的第三区域III，所述第一区域I的线宽大于第二区域II的线宽，所述第三区域III的基底300表面高于所述第一区域I和第二区域II的基底300表面。通常在形成功率金属氧化物场效应管时，所述第一区域I的线宽和所述第二区域II的线宽的比值为5 1 20 1。 在本发明的实施例中，所述第一区域的线宽为300μπι，所述第二区域的线宽为30μπι，线宽的比值为10 I0需要说明的是，在本发明的实施例中，所述线宽指的是与图示的与基底表面平行的方向宽度。所述第一绝缘层301位于第一区域I的基底300表面。所述第一绝缘层301的材料为氧化物，例如二氧化硅等。所述第一绝缘层301的形成方法为沉积工艺，例如物理或化学沉积，或者热氧化生长工艺。在本发明的实施例中，所述第一绝缘层的方法为热氧化生长工艺。所述第二绝缘层303位于第二区域II的基底300表面。所述第二绝缘层303的材料为氧化物，例如二氧化硅等。所述第二绝缘层303的形成方法为沉积工艺，例如物理或化学沉积，或者热氧化生长工艺。在本发明的实施例中，所述第一绝缘层的方法为热氧化生
长工艺。在本发明的实施例中，所述第一绝缘层301和第二绝缘层303的厚度相同，为 7700 Α,第一绝缘层线宽301和第二绝缘层303的线宽的比值与第一区域I和第二区域II 的线宽比值相同，为10 1。所述栅绝缘层304形成在所述第三区域III的基底300表面，用于隔离电极层305 和基底300。所述栅绝缘层304表面低于所述第一绝缘层301和第二绝缘层303表面。在本发明的实施例中，所述栅绝缘层304的形成方法为沉积工艺，所述栅绝缘层304的材料与所述第一绝缘层301、第二绝缘层303的材料相同，为二氧化硅，所述栅绝缘层304的厚度为 470 Α。所述电极层305形成在所述第一绝缘层301、第二绝缘层303和栅绝缘层304的表面。所述电极层305的材料为多晶硅。所述研磨阻挡层307形成在所述电极层305表面，用于保护第一区域I的电极层 305在后续过程中不被第一研磨和第二研磨损害；所述研磨阻挡层307的材料为氮化硅，所述研磨阻挡层307的形成工艺为沉积工艺，例如物理或化学沉积；由于所述栅绝缘层304表面低于所述第一绝缘层301和第二绝缘层303表面，因此采用沉积工艺形成的位于第三区域III的研磨阻挡层307表面低于所述第一区域I和第二区域II的研磨阻挡层307表面； 考虑到所述研磨阻挡层307用于在后续过程中作为第一研磨和第二研磨的停止层，所述研磨阻挡层307太薄，不足以作为后续第一次研磨的停止层或者不足以作为后续第二次研磨的停止层；所述研磨阻挡层307太厚，不利于节省工艺时间。因此，在本发明的实施例中，所述研磨阻挡层307的厚度为800A~1500 A。所述开口 311形成于所述第三区域III的电极层305和研磨阻挡层307内，所述开口 311暴露出所述栅绝缘层304表面，所述开口 311用于后续填充隔离材料。所述隔离层309形成在所述研磨阻挡层307表面。在本发明的实施例中，所述隔离层309还用于填充满所述开口 311，用于后续过程中形成电容。所述隔离层309的形成步骤为采用正硅酸乙酯(TEOS)作为原材料在所述研磨阻挡层307表面形成，所述隔离层 309的材料为氧化硅。需要说明的是，为在后续过程中形成电容，需要去除部分第三区域III的隔离层 309。本发明实施例的发明人经研究发现，若直接采用蚀刻的方法去除部分所述第三区域 III的隔离层309，所述开口 311中的隔离材料表面会存在凹坑，影响功率金属氧化物场效应管的稳定性，而采用研磨的方法形成电容则不会存在上述问题。因此，在本发明的实施例中，还可以通过后续的第一研磨、第二研磨形成电容。执行步骤S203，请参考图6，执行第一研磨，去除部分隔离层309、部分所述第一区域I的研磨阻挡层307、以及第二区域II的研磨阻挡层307，暴露出所述第二区域II的电极层305。由于第一区域I的第一绝缘层301和第二区域II的第二绝缘层303具有不同的线宽，覆盖第一绝缘层301的电极层305、研磨阻挡层307的线宽也不同于覆盖第二绝缘层 303的电极层305、研磨阻挡层307的线宽，且所述第三区域III的研磨阻挡层307的表面低于所述第一区域I和第二区域II的研磨阻挡层307的表面，因此在执行第一研磨时，第一区域I的研磨阻挡层307的研磨速率不同于第二区域II的研磨阻挡层307的研磨速率。考虑到后续执行第二研磨时，为暴露出第二绝缘层，不可避免的也会去除部分第一区域I的研磨阻挡层307。因此在执行完第一研磨后，所述第一区域I的研磨阻挡层307 的厚度不能太小。所述第一区域I的研磨阻挡层307的厚度太小，那么在后续执行第二研磨时，所述第一区域I的研磨阻挡层307被完全去除，所述第一区域I的电极层305将会遭到破坏，从而影响功率金属氧化物场效应管的稳定性。因此，本发明实施例的发明人经过大量的实验研究后发现，当执行完所述第一研磨后，所述第一区域I的研磨阻挡层307的厚度为大于150 A时，可以避免第二研磨时不破坏第一区域I的电极层305。在本实施例中，第一研磨的具体步骤为采用第一研磨浆料研磨所述隔离层309 和研磨阻挡层307，所述第一研磨浆料对隔离层309的研磨速率为2300~2600A/min,对研磨阻挡层307的研磨速率为600~800A/min,当暴露出第二区域II的电极层305时，所述第一研磨结束，此时所述第一区域I的研磨阻挡层307还有残余，厚度大于150 A。执行步骤S205，请参考图7，在执行完所述第一研磨后，执行第二研磨，去除部分第一区域I的研磨阻挡层307、第二区域II的电极层305以及部分第三区域III的隔离层 309，暴露出所述第二区域II的第二绝缘层303。
在执行完所述第一研磨后，执行第二研磨。在所述第二研磨时采用第二研磨浆料。考虑到执行第二研磨去除第二区域II的电极层305，暴露出第二绝缘层303时， 不可避免的会去除部分第一区域I的研磨阻挡层307，而所述第一区域I的研磨阻挡层307 用于保护第一区域I的电极层305不被破坏。因此，在本发明的实施例中，需要选择在电极层305和研磨阻挡层307之间的研磨选择比大的研磨浆料作为第二研磨浆料，即所述第二研磨浆料在研磨相同面积的电极层305和研磨阻挡层307时，在相同时间内研磨去除的电极层305的厚度大于去除的研磨阻挡层307的厚度；并且综合考虑到第一区域I的线宽大于第二区域II的线宽，对所述第一区域I的研磨阻挡层307和所述第二区域II的电极层 305进行第二次研磨时的研磨速率也会有一定的影响，为使第二次研磨结束后，所述第一区域I的电极层305不遭受破坏，并且暴露出第二绝缘层303，通常选取的第二研磨浆料在电极层305和研磨阻挡层307之间的研磨选择比大于30 1。所述第二研磨的具体步骤为研磨所述第一区域I的研磨阻挡层307、所述第二区域II的电极层305以及第三区域III的隔离层309，直至暴露出所述第二区域II的第二绝缘层303。执行完所述第二研磨后，暴露出所述第二绝缘层303，所述第一区域I还残留有部分研磨阻挡层307。本发明实施例的发明人经过反复的实验研究后发现，当所述部分研磨阻挡层的厚度大于50 A时，可以有效的保护所述第一区域I的电极层305不被破坏，并且当所述第二绝缘层303的厚度大于6700 A时，功率金属氧化物场效应管的稳定性好。需要说明的是，在第二研磨后，所述第三区域III的表面还存在一薄层的隔离层 309。为在所述开口 311内形成电容，会在后续工艺中通过湿法蚀刻的方法去除所述一薄层的隔离层309。在本发明的实施例中，所述电容的形成步骤为采用氢氟酸去除所述一薄层的隔离层309 ；然后采用热磷酸去除研磨阻挡层307。所述开口 311内的隔离材料表面平整，形成的所述电容的稳定性好，不会影响到功率金属氧化物场效应管的良率。上述步骤完成后，本发明的实施例功率金属氧化物场效应管的制作完成。综上，本发明的实施例具有以下优点本发明的实施例在第一研磨暴露出所述第一区域的研磨阻挡层和所述第二区域的电极层后，进行第二研磨，所述第二研磨浆料在电极层和研磨阻挡层之间的研磨选择比大于30 1。因此刻蚀所述第一区域的研磨阻挡层的速率较慢，直到暴露出所述第二区域的第二绝缘层，所述第一区域还存在研磨阻挡层。采用本发明的实施例的方法形成的功率金属氧化物场效应管的第一绝缘层表面的电极层没有遭到破坏，而且第二绝缘层表面也没有电极层残留，功率金属氧化物场效应管的性能稳定。本发明的实施例还存在位于所述第一区域和第二区域之间且与所述第一区域和第二区域相邻的第三区域，所述第三区域的电极层和研磨阻挡层内形成有开口，所述开口内填充满隔离材料，用于后续形成电容。在本发明的实施例中，后续形成的所述开口内的隔离材料表面平整，形成的电容的稳定性好，功率金属氧化物场效应管的性能稳定。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种功率金属氧化物场效应管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一区域和与所述第一区域分立的第二区域，所述第一区域的线宽大于第二区域的线宽，所述第一区域的基底表面形成有第一绝缘层，所述第二区域的基底表面形成有第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层表面形成有电极层、所述电极层表面形成有研磨阻挡层； 其特征在于，还包括执行第一研磨，去除部分所述第一区域的研磨阻挡层并暴露出所述第二区域的电极层；在所述第一研磨后，执行第二研磨，去除部分所述第一区域的研磨阻挡层并暴露出所述第二区域的第二绝缘层。
2.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，所述第一区域的线宽与第二区域的线宽的比值为5 1 20 1。
3.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于， 所述第一研磨采用第一研磨浆料，所述第一研磨浆料对隔离层的研磨速率为2300~2600A/min,对研磨阻挡层的研磨速率为600~800A/min;所述第二研磨采用第二研磨浆料，所述第二研磨浆料在电极层和研磨阻挡层之间的研磨选择比大于30 1。
4.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，所述研磨阻挡层的厚度为800A~1500 A。
5.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，在所述第一研磨后，所述研磨阻挡层的厚度为大于150 A。
6.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，在所述第二研磨后，所述研磨阻挡层的厚度为大于50 A。
7.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，在所述第二研磨后，所述第二绝缘层的厚度为大于6700 A。
8.如权利要求1所述的功率金属氧化物场效应管的形成方法，其特征在于，所述基底还包括第三区域，所述第三区域位于所述第一区域和第二区域之间，且与所述第一区域和第二区域相邻；所述第三区域的基底表面高于所述第一区域和第二区域的基底表面，所述第三区域的基底表面形成有栅绝缘层，所述栅绝缘层表面低于第一绝缘层和第二绝缘层表面；所述电极层还位于第三区域的所述栅绝缘层表面；所述研磨阻挡层还位于第三区域的所述电极层表面；所述第三区域的研磨阻挡层和电极层内形成有开口 ；所述研磨阻挡层表面还形成有隔离层，所述隔离层填充满所述开口 ；执行第一研磨和第二研磨后，所述第三区域的隔离层表面低于第一区域的研磨阻挡层表面。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种功率金属氧化物场效应管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括第一区域和与所述第一区域分立的第二区域，所述第一区域的线宽大于第二区域的线宽，所述第一区域的基底表面形成有第一绝缘层，所述第二区域的基底表面形成有第二绝缘层，所述第一绝缘层和第二绝缘层表面形成有电极层、所述电极层表面形成有研磨阻挡层；执行第一研磨，去除部分所述第一区域的研磨阻挡层并暴露出所述第二区域的电极层；在所述第一研磨后，执行第二研磨，暴露出所述第一区域的研磨阻挡层和所述第二区域的第二绝缘层。本发明实施例的形成方法有效提高了功率金属氧化物场效应管的稳定性。
文档编号H01L21/321GK102222614SQ201110172460
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者刘玮荪, 纪登峰 申请人:上海宏力半导体制造有限公司