一种DMOS器件有源区的制作方法及DMOS器件与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种DMOS器件有源区的制作方法及DMOS器件。

背景技术：

DMOS器件是使用扩散来形成晶体管区域的一种MOSFET。MOSFET是广泛应用的功率开关器件，其具有输入阻抗高、低损耗、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、动态性能好等优点。

在现有的一些要求反向电流流过有源开关器件的功率开关电路中，MOSFET必须反向导通，例如，用于调速电机驱动的直流到交流的逆变器开关电源，以及用于电动机控制的、具有再生制动的直流变换器等。

然而，传统工艺制造的MOSFET器件的漂移区的寿命比较长，且P阱区内有大量的反向恢复电荷，导致反向恢复时间较长。当功率MOSFET用来做要求反向电流流过有源开关器件的功率开关电路中的功率开关器件时，由于其反向恢复很慢，很容易造成功率器件失效，甚至损坏电路的现象。

综上，在高频应用中，采用现有技术所制作的DMOS器件由于反向恢复时间较长，表现出较低的开关速度，导致出现各种不良情况。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种DMOS器件有源区的制作方法及DMOS器件，用以解决采用现有技术所制作的DMOS器件由于反向恢复时间较长，表现出较低的开关速度，导致出现各种不良情况的技术问题。

本发明实施例提供的一种DMOS器件有源区的制作方法，包括：

在N型衬底上依次形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层；

刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域和凹槽；所述栅极区域为相邻凹槽间的所述掺杂的多晶硅层和位于所述掺杂的多晶硅层下方的所述栅氧化层；

注入P型离子在所述凹槽对应的N型外延层内形成P型体区；

注入N型离子在所述P型体区内形成N型源区；

至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域；

淀积第一金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区；

形成源极和漏极。

较佳地，所述刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域及凹槽，包括：

形成交替设置的多个栅极区域和多个凹槽；

将所述多个凹槽中相邻的两个凹槽归入一组，每个沟槽仅属于一组；

至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域，包括：

刻蚀每组凹槽间的栅极区域，形成肖特基接触区域。

较佳地，所述至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域之前，包括：

淀积介质层；

所述至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域，包括：

刻蚀所述介质层至所述N型外延层，形成源极接触区域及肖特基接触区域；

所述第一金属层在所述源极接触区域形成源极。

较佳地，所述淀积第一金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区之后，包括：

在所述第一金属层上淀积第二金属层；

在所述N型衬底背向所述N型外延层一侧淀积第三金属层，形成漏极。

较佳地，所述刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成凹槽，包括：

在所述掺杂的多晶硅层上淀积掩膜层；

确定需要形成所述凹槽的区域；

对所述凹槽区域的掩膜层进行刻蚀，使得掩膜层上形成初始凹槽；

刻蚀所述初始凹槽区域的所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成凹槽。

较佳地，所述在N型衬底上依次形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层，包括：

在所述N型外延层上生长初始氧化层；

去除所述有源区区域的所述初始氧化层。

本发明实施例提供一种双扩散金属氧化物半导体DMOS器件，包括终端区和有源区，所述有源区至少包括：

设置于所述N型衬底上的N型外延层，所述N型外延层内形成有P型体区及位于所述P型体区内的N型源区；

设置于所述N型外延层上的栅极区域；两个相邻的栅极区域构成一个栅极组，至少一个栅极组内的两个栅极区域间设置有肖特基接触区；

设置于所述N型外延层和所述栅极区域之上的第一金属层以及设置于所述栅极区域和所述第一金属层之间的介质层；所述第一金属层在所述N型源区上形成源极，所述第一金属层在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区。

较佳地，每个栅极组内的两个栅极区域间均设置有肖特基接触区。

较佳地，还包括：

设置于所述第一金属层上的第二金属层；设置于所述N型衬底背向所述N型外延层一侧的第三金属层，形成漏极。

较佳地，所述第一金属层为镍、钴、钛、铂或其任意组合的合金。

本发明实施例中通过在N型衬底上形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层，刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域及凹槽，所述栅极区域为相邻凹槽间的所述掺杂的多晶硅层和位于所述掺杂的多晶硅层下方的所述栅氧化层；向所述凹槽注入P型离子在所述N型外延层内形成P 型体区；向所述凹槽注入N型离子在所述P型体区内形成N型源区；至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域；淀积金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区，形成源极和漏极。本发明实施例中在向凹槽注入N型离子形成N型源区的过程中，省略光罩，采用全面注入的方式，从而能够在后续步骤中通过至少刻蚀一个栅极区域，使得金属层与N型外延层形成肖特基接触区。当DMOS器件工作在正向导通时，肖特基接触区与二极管区分流，形成多数载流子电流，因此减少了在漂移区的存储电荷，以及反向恢复电荷；当DMOS器件处在反向阻断状态时，肖特基接触区受到相邻P型体区的电场保护，由于相邻P型体区的耗尽层扩展，肖特基接触面下的N-区被夹断，因此降低了肖特基接触的电场，提升了肖特基接触击穿电压和减小了漏电流，从而使此结构的DMOS器件满足应用时的击穿电压和漏电要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种DMOS器件有源区的制作方法所对应的流程示意图；

图2-图8本发明实施例提供的DMOS器件有源区制作过程中的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种DMOS器件有源区的制作方法所对应的流程示意图，该方法包括：

步骤101，在N型衬底上依次形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层；

步骤102，刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域和凹槽；所述栅极区域为相邻凹槽间的所述掺杂的多晶硅层和位于所述掺杂的多晶硅层下方的所述栅氧化层；

步骤103，注入P型离子在所述凹槽对应的N型外延层内形成P型体区；

步骤104，注入N型离子在所述P型体区内形成N型源区；

步骤105，至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域；

步骤106，淀积第一金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区；

步骤107，形成源极和漏极。

本发明实施例中的DMOS器件包括有源区和终端区，步骤101中，在N型衬底上依次形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层，包括：在所述N型外延层上生长初始氧化层；去除所述有源区区域的初始氧化层，保留所述终端区区域的初始氧化层。

具体地，在步骤102中，刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成凹槽，包括：在所述掺杂的多晶硅层上淀积掩膜层；确定需要形成所述凹槽的区域；对所述凹槽区域的掩膜层进行刻蚀，使得掩膜层上形成初始凹槽；刻蚀所述初始凹槽区域的所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成凹槽。

较佳地，在步骤102中，通过刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成交替设置的多个栅极区域和多个凹槽；将所述多个凹槽中相邻的两个凹槽归入一组，每个沟槽仅属于一组；相应地，在步骤105中，至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域，包括：刻蚀每组凹槽间的栅极区域，形成肖特基接触区域。

本发明实施例中，在步骤105之前，所述至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域之前，还包括：淀积一层介质层；相应地，在步骤105中，所述至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域，包括：刻蚀所述介质层至所述N型外延层，形成源极接触区域及肖特基接触区域；其中，第一金属层在所述源极接触区域形成源极。

进一步地，在步骤106中淀积第一金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区之后，还包括：在第一金属层上淀积第二金属层；在所述N型衬底背向所述N型外延层一侧淀积第三金属层，形成漏极。

本发明实施例中通过在N型衬底上形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层，刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域及凹槽，所述栅极区域为相邻凹槽间的所述掺杂的多晶硅层和位于所述掺杂的多晶硅层下方的所述栅氧化层；向所述凹槽注入P型离子在所述N型外延层内形成P型体区；向所述凹槽注入N型离子在所述P型体区内形成N型源区；至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域；淀积金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区，形成源极和漏极。本发明实施例中在向凹槽注入N型离子形成N型源区的过程中，省略光罩，采用全面注入的方式，从而能够在后续步骤中通过至少刻蚀一个栅极区域，使得金属层与N型外延层形成肖特基接触区。当DMOS器件工作在正向导通时，肖特基接触区与二极管区分流，形成多数载流子电流，因此减少了在漂移区的存储电荷，以及反向恢复电荷；当DMOS器件处在反向阻断状态时，肖特基接触区受到相邻P型体区的电场保护，由于相邻P型体区的耗尽层扩展，肖特基接触面下的N-区被夹断，因此降低了肖特基接触的电场，提升了肖特基接触击穿电压和减小了漏电流，从而使此结构的DMOS器件满足应用时的击穿电压和漏电要求。

为了更清楚地理解本发明，下面结合具体实施例进行详细说明。

需要说明的是，该实施例中描述的仅为相邻的两个凹槽间的处理方式。然而，本发明实施例中并不限定在相邻的两个凹槽间形成肖特基接触区，例如， 也可以是对不相邻的两个凹槽进行处理，从而在该不相邻的两个凹槽间形成一个或一个以上的肖特基接触区。

如图2所示，在N型衬底201上形成N型外延层202；在N型外延层202上生长初始氧化层203。

本发明实施例中的DMOS器件包括有源区和终端区，初始氧化层203生长完毕后，打开有源区，剥掉有源区的初始氧化层，保留终端区的初始氧化层。本发明实施例针对有源区的制作方法进行改进，为便于描述，此处及后续步骤中均省略终端区结构。

如图3所示，在N型外延层202上生长一层起绝缘作用的栅氧化层204，栅氧化层204的材料可以为二氧化硅，然后在栅氧化层204上生长一层用作栅极的掺杂的多晶硅层205。

如图4所示，在掺杂的多晶硅层205上淀积掩膜层，确定出需要形成凹槽的区域，对凹槽区域的掩膜层进行刻蚀，使得掩膜层上形成初始凹槽，露出掺杂的多晶硅层；对掺杂的多晶硅层和栅氧化层进行刻蚀，刻蚀至N型外延层202，并去除掺杂的多晶硅层205上的掩膜层，形成栅极区域2061、栅极区域2062、栅极区域2063以及凹槽2071、凹槽2072。

本发明实施例中，在形成凹槽的过程中，也可以仅刻蚀掺杂的多晶硅层至栅氧化层，从而在后续刻蚀介质层的过程中，刻蚀掉凹槽底部的栅氧化层。本发明实施例对此不做具体限制。

如图5所示，向凹槽2071、凹槽2072注入P型离子，并进行驱入，进而在N型外延层202内形成P型体区209，向凹槽2071、凹槽2072注入N型离子，并进行退火工艺，进而在P型体区209内形成N型源区210。其中，N型源区210为N型重掺杂区域。

本发明实施例中，在向凹槽2071、凹槽2072注入N型离子形成N型源区的过程中，省略光罩，采用全面注入的方式，从而能够在后续步骤中通过至少刻蚀一个栅极区域，使得金属层与N型外延层形成肖特基接触区。

如图6所示，淀积介质层211。

如图7所示，通过光刻刻蚀凹槽2071和凹槽2072所在区域的部分介质层、凹槽2071和凹槽2072之间的栅极区域以及位于该栅极区域上的介质层，形成肖特基接触区域212以及源区接触区域213。

可选地，若在上述刻蚀形成凹槽的过程中，保留有栅氧化层，则在本步骤中应通过光刻刻蚀凹槽2071和凹槽2072底部的栅氧化层、凹槽2071和凹槽2072所在区域的部分介质层、凹槽2071和凹槽2072之间的栅极区域以及位于该栅极区域上的介质层。

需要说明的是，在该实施例中，是通过先淀积一层介质层，然后光刻刻蚀形成肖特基接触区域，然而本发明实施例并不限定于此，例如，也可以在形成N型源区210之后，便进行光刻刻蚀，去除凹槽2071和凹槽2072之间的栅极区域，然后淀积一层介质层，并对该介质层进行刻蚀，进而形成肖特基接触区域212。相对来讲，前一种实施方式中，只需进行一次光刻刻蚀，便形成肖特基接触区域，工艺简单，节约了器件的制作成本，而后一种实施方式则需进行两次光刻刻蚀，较为复杂。故本发明实施例中，优选先淀积介质层，然后光刻刻蚀形成肖特基接触区域的实施方式。

如图8所示，淀积第一金属层214和第二金属层215，第一金属层214在肖特基接触区域212形成肖特基接触区，在源区接触区域213形成源极。在N型衬底201背向N型外延层202的一侧淀积第三金属层216，形成漏极。

优选地，本发明实施例中的金属层214为镍、钴、钛、铂或其任意组合的合金从而能够在肖特基接触区域形成肖特基二极管，当DMOS器件工作在正向导通时，肖特基接触区与二极管区分流，形成多数载流子电流，减少了在漂移区的存储电荷，以及反向恢复电荷；当DMOS器件处在反向阻断状态时，肖特基接触区受到相邻P型体区的电场保护，由于相邻P型体区的耗尽层扩展，肖特基接触面下的N-区被夹断，因此降低了肖特基接触的电场，提升了肖特基接触击穿电压和减小了漏电流，从而使此结构的DMOS器件满足应用时的击 穿电压和漏电要求。

本发明实施例提供一种双扩散金属氧化物半导体DMOS器件，包括终端区和有源区，其中，所述有源区至少包括：

设置于所述N型衬底上的N型外延层，所述N型外延层内形成有P型体区及位于所述P型体区内的N型源区；

设置于所述N型外延层上的栅极区域；两个相邻的栅极区域构成一个栅极组，至少一个栅极组内的两个栅极区域间设置有肖特基接触区；

设置于所述N型外延层和所述栅极区域之上的第一金属层以及设置于所述栅极区域和所述第一金属层之间的介质层；所述第一金属层在所述N型源区上形成源极，所述第一金属层在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区。

较佳地，每个栅极组内的两个栅极区域间均设置有肖特基接触区。

较佳地，还包括：

设置于所述第一金属层上的第二金属层；设置于所述N型衬底背向所述N型外延层一侧的第三金属层，形成漏极。

较佳地，所述第一金属层为镍、钴、钛、铂或其任意组合的合金。

从上述内容可以看出：本发明实施例中通过在N型衬底上形成N型外延层、栅氧化层和掺杂的多晶硅层，刻蚀所述掺杂的多晶硅层和所述栅氧化层，形成栅极区域及凹槽，所述栅极区域为相邻凹槽间的所述掺杂的多晶硅层和位于所述掺杂的多晶硅层下方的所述栅氧化层；向所述凹槽注入P型离子在所述N型外延层内形成P型体区；向所述凹槽注入N型离子在所述P型体区内形成N型源区；至少刻蚀所述凹槽间的一个栅极区域，形成肖特基接触区域；淀积金属层，在所述肖特基接触区域形成肖特基接触区，形成源极和漏极。本发明实施例中在向凹槽注入N型离子形成N型源区的过程中，省略光罩，采用全面注入的方式，从而能够在后续步骤中通过至少刻蚀一个栅极区域，使得金属层与N型外延层形成肖特基接触区。当DMOS器件工作在正向导通时，肖特基接触区与二极管区分流，形成多数载流子电流，因此减少了在漂移区的存储 电荷，以及反向恢复电荷；当DMOS器件处在反向阻断状态时，肖特基接触区受到相邻P型体区的电场保护，由于相邻P型体区的耗尽层扩展，肖特基接触面下的N-区被夹断，因此降低了肖特基接触的电场，提升了肖特基接触击穿电压和减小了漏电流，从而使此结构的DMOS器件满足应用时的击穿电压和漏电要求。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。