沟槽型双层栅MOSFET的制作方法与流程

本发明涉及集成电路制造领域，具体地说，是涉及沟槽型双层栅MOSFET(金氧氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)的制作方法。

背景技术：

现有的100V沟槽型双层栅(Split Gate)MOSFET器件的密集区(Cell area)和源极多晶硅引出端(Source poly linkup area)的结构、形貌如图1所示，沟槽下层为源极多晶硅，上层为栅极多晶硅，沟槽侧壁为沟槽层接膜(TCH liner)，所述沟槽层接膜为ONO(氧化硅膜-氮化硅膜-氧化硅膜)结构，栅极多晶硅和源极多晶硅之间为IPO层(inter-polysilicon oxide，多晶硅间的氧化层)，所述IPO层通过氧化源极多晶硅而形成。

由于常规沟槽型双层栅MOSFET器件结构中的沟槽层接膜的厚度要求即对IPO层的氧化厚度要求足够厚，这导致源极多晶硅的形貌不可控，如图1中的(b)所示，源极多晶硅顶部较为陡直，IPO层顶部两侧的弯曲程度较大(图中虚线圈出部分)，导致源极多晶硅引出端常常会有栅极多晶硅残留，从而引发栅极到源极的漏电，产生电流短路的隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种沟槽型双层栅MOSFET的制作方法，它可以改善源极多晶硅引出端的IPO层的形貌，避免栅极多晶硅残留在源极多晶硅引出端。

为解决上述技术问题，本发明的沟槽型双层栅MOSFET的制作方法，包括以下步骤：

1)在硅衬底上刻蚀形成沟槽，并在沟槽内生长沟槽层接膜；所述沟槽层接膜的膜层结构为氧化硅-氮化硅-氧化硅；

2)生长源极多晶硅，并反刻蚀源极多晶硅至沟槽上表面；

3)用光刻胶保护源极多晶硅引出端，对密集区的源极多晶硅进行反刻蚀；

4)依次去除沟槽层接膜中的部分外层氧化硅膜、保护源极多晶硅引出端的光刻胶、沟槽层接膜中的剩余外层氧化硅膜；

5)在源极多晶硅上方生长多晶硅间的氧化层；

6)去除沟槽层接膜中的氮化硅膜和内层氧化硅膜；

7)依次生长栅极氧化层、栅极多晶硅，并对栅极多晶硅进行反刻蚀；后续按照传统工艺流程完成沟槽型双层栅MOSFET的制作。

步骤1)，所述沟槽层接膜中，内层氧化硅膜的厚度为中间层氮化硅膜的厚度为外层氧化硅膜的厚度为

步骤2)，可以利用波长侦测刻蚀终点。

步骤3)，可以通过控制刻蚀时间来控制反刻蚀的刻蚀量。较佳的，反刻蚀完成后，剩余源极多晶硅的高度比沟槽上表面单晶硅底的高度低1微米。

步骤4)，所述部分外层氧化硅膜的厚度为

步骤5)，可以采用热氧化方法。所述多晶硅间的氧化层的厚度为

步骤7)，栅极氧化层的厚度为反刻蚀到单晶硅表面。

本发明通过改进沟槽型双层栅MOSFET的制作工艺流程，优化沟槽层接膜去除工艺，并减少源极多晶硅的氧化量，改善了源极多晶硅引出端的IPO层的形貌，解决了栅极多晶硅残留的问题，从而避免了栅极到源极的漏电，消除了MOSFET器件电流短路的隐患。

附图说明

图1是现有沟槽型双层栅MOSFET的密集区和源极多晶硅引出端的结构和形貌扫描电镜图。其中，(a)图为密集区，(b)图为源极多晶硅引出端。

图2是本发明实施例的步骤3完成后得到的器件结构示意图。

图3是本发明实施例的步骤3完成后得到的器件结构和形貌的扫描电镜图。

图4是本发明实施例的步骤7完成后得到的器件结构和形貌的扫描电镜图。其中，(a)图为密集区，(b)图为源极多晶硅引出端。

图5是本发明实施例的步骤11完成后得到的器件结构和形貌的扫描电镜图。其中，(a)图为密集区，(b)图为源极多晶硅引出端。

图6是本发明实施例的沟槽型双层栅MOSFET器件最终制作完成后的结构和形貌的扫描电镜图。

图中附图标记说明如下

1：源极多晶硅

2：栅极多晶硅

3：多晶硅间的氧化层(IPO)

4：沟槽层接膜

5：栅极多晶硅残留

6：栅极氧化层

7：接触孔

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

本发明的沟槽型双层栅MOSFET的制作方法，其具体制作工艺流程包括如下步骤：

步骤1，在硅衬底上通过刻蚀形成沟槽。

步骤2，在沟槽内炉管生长ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅)结构的沟槽层接膜。该沟槽层接膜中，内层氧化硅膜的厚度为中间层氮化硅膜的厚度为外层氧化硅膜的厚度为

步骤3，生长源极多晶硅，并反刻蚀(干法刻蚀)源极多晶硅至沟槽上表面，利用波长侦测蚀刻终点(EPD)，如图2、3所示。

步骤4，用光刻胶保护源极多晶硅引出端，对密集区的源极多晶硅进行反刻蚀(干法刻蚀)，刻蚀量通过控制刻蚀时间来进行控制。在本实施例中，反刻蚀完成后，剩余源极多晶硅的高度比沟槽上表面单晶硅衬底的高度低1微米。

步骤5，去除沟槽层接膜中的部分外层氧化膜(即远离沟槽侧壁的那层氧化硅膜)。本步骤去除的外层氧化膜的厚度约为

步骤6，干法或湿法去除保护源极多晶硅引出端的光刻胶。

步骤7，湿法刻蚀去除沟槽层接膜中的剩余外层氧化膜。本步骤完成后，得到如图4所示的结构。

步骤8，通过热氧化方法，在源极多晶硅上方形成厚度的多晶硅间的氧化层(IPO)。

步骤9，湿法刻蚀去除沟槽层接膜中的氮化硅膜和内层氧化硅膜(即沟槽壁上的氧化硅膜)。

步骤10，生长厚度为栅极氧化层。源极多晶硅引出端由于源极多晶硅和IPO层的高度超出了沟槽的深度，因此栅极氧化层只生长在沟槽表面的单晶硅上。

步骤11，生长栅极多晶硅，并反刻蚀到单晶硅表面(干法刻蚀，通过End point自动控制刻蚀终点)。本步骤完成后，得到如图5所示的结构。

对图5和图1进行比较可以看到，本发明制作的沟槽型双层栅MOSFET，其源极多晶硅顶部平缓，深度控制较好，源极多晶硅引出端没有栅极多晶硅残留。

后续按照MOSFET的传统制作工艺流程(包括基极注入、源级注入、接触孔、金属连接层、表面钝化层等工艺)完成接触孔的刻蚀等工艺，最终形成如图6所示的结构。