一种改善EMI的深沟槽MOS器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种改善emi的深沟槽mos器件及其制造方法。

背景技术：

普通deeptrench超结mos功率管的剖面图由于其工艺方法的特征，导致p-pillar形貌在是垂直平滑的；在对emi有高要求的电源适配器类型应用中，p-pillar平滑的形貌会导致mos开关过程中，coss充放电快，震荡大，噪声多，emi性能不佳。因此，有必要进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种改善emi的深沟槽mos器件及其制造方法。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种改善emi的深沟槽mos器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，提供第一导电类型的衬底，在所述衬底上制作若干层中间外延层，每层中间外延层的上侧注入形成有第一导电类型的重掺杂层，在最上层中间外延层上侧制作表面外延层；

步骤2，在所述表面外延层上长掩蔽层，在有源区内的掩蔽层上制作jeft注入开口，并通过所述jeft注入开口对表面外延层进行jeft注入操作，以在表面外延层上形成jeft注入区；

步骤3，在所述掩蔽层上制作沟槽开口，并通过所述沟槽开口在表面外延层和中间外延层上制作沟槽，沟槽的底部设置在最底层的中间外延层内，向所述沟槽内填充第二导电类型的杂质；

步骤4，执行退火操作，以将所述重掺杂层退火形成端部深入至沟槽内部的第一导电类型的pillar；

步骤5，在表面外延层、jeft注入区和沟槽的上侧长氧化层，并将有源区内的氧化层去除，仅保留终端区的氧化层；

步骤6，在所述氧化层和有源区内的表面外延层的上侧长栅氧化层，在有源区内的栅氧化层的上侧沉积多晶，并进行多晶掺杂，并刻蚀掉沟槽上侧以及有源区与终端区之间的多晶及栅氧化层；

步骤7，在有源区内多晶两侧的表面外延层及多晶执行杂质注入和推阱操作，以形成第一导电类型的重掺杂区，同时对多晶重掺杂；

步骤8，在所述表面外延层、沟槽、第一导电类型的重掺杂区和多晶的上侧沉积介质层，在所述介质层上刻蚀形成连接孔；

步骤9，在所述介质层的上侧及连接孔内溅射形成金属层，并将所述金属层刻蚀形成栅区和源区。

进一步的，所述第一导电类型的重掺杂层的注入元素为磷，注入的能量60-80kev，注入的剂量1e12-3e12。

进一步的，所述中间外延层包括6至8层。

进一步的，在步骤4中的退火操作前，还在沟槽四周的表面外延层内注入形成有第二导电类型的结区，所述沟槽的上端外侧与第二导电类型的结区连接。

进一步的，每层中间外延层的电阻率为1-3ω.cm，且其厚度为5-7um。

在第二方面，本发明还提供了一种改善emi的深沟槽mos器件，包括第一导电类型的衬底，所述衬底上侧依次设有若干层中间外延层和表面外延层，所述中间外延层和表面外延层内形成有沟槽，所述沟槽的底部设置在最底层的中间外延层内，所述沟槽内填充有第二导电类型的杂质，所述沟槽的两侧的每层中间外延层上侧形成若干个第一导电类型的pillar，所述第一导电类型的pillar的端部深入至沟槽的内部，所述沟槽的两侧的表面外延层上设有jeft注入区，在终端区的表面外延层的上侧长有氧化层，在所述氧化层和有源区内的表面外延层的上侧长有栅氧化层，在有源区内的栅氧化层的上侧沉积有多晶，并刻蚀掉终端区、沟槽上侧以及有源区与终端区之间的栅氧化层和多晶，在所述多晶两侧的表面外延层内形成有第一导电类型的重掺杂区，同时对所述多晶进行重掺杂，在所述表面外延层、沟槽、第一导电类型的重掺杂区和多晶的上侧沉积有介质层，在所述介质层上刻蚀形成有连接孔，在所述介质层的上侧及连接孔内溅射形成有金属层，所述金属层刻蚀形成有栅区和源区。

进一步的，所述中间外延层包括6至8层。

进一步的，在退火操作前，还在沟槽四周的表面外延层内注入形成有第二导电类型的结区，所述沟槽的上端外侧与第二导电类型的结区连接。

进一步的，每层中间外延层的电阻率为1-3ω.cm，且其厚度为5-7um。

进一步的，所述金属层和介质层的上侧沉积有钝化层，所述钝化层上刻蚀形成有栅极和源极的开口区；所述衬底的下侧依次蒸发有ti、ni和ag层。

有益效果：本发明通过在沟槽的两侧设置若干个第一导电类型的pillar，第一导电类型的pillar的端部深入至沟槽内的第二导电类型的pillar内，从而改变沟槽内的第二导电类型的pillar的形状，使得开关过程中，coss的充放电会变缓，减小了开关震荡，降低了开关噪声，emi性能得到提升；且由于未增加整体的epi厚度及光罩层，成本也不会增加。

附图说明

图1是本发明实施例的衬底、中间外延层和表面外延层的结构示意图；

图2是在表面外延层上执行jeft操作后的结构示意图；

图3是刻蚀沟槽并回填后的结构示意图；

图4是执行退火操作后的结构示意图；

图5是在终端区设置氧化层后的结构示意图；

图6是长栅氧化层并沉积多晶后的结构示意图；

图7是沉淀介质层并刻饰形成连接后的结构示意图；

图8是溅射金属后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1至8所示，本发明实施例提供了一种改善emi的深沟槽mos器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，提供第一导电类型的衬底1，在衬底1上制作若干层中间外延层2，每层中间外延层2的上侧注入形成有第一导电类型的重掺杂层3，在最上层中间外延层2上侧制作表面外延层4。其中，衬底1为第一导电类型重掺杂，衬底1的电阻率通常为0.001-0.005ω.cm。选择不同的外延电阻率和厚度，可得到不同的器件耐压。中间外延层2和表面外延层4均为第一导电类型轻掺杂。在制作中间外延层2时，先在衬底1的上侧生长一层厚度为5-7um外延，进行一次第一导电类型的杂质普注，第一导电类型的重掺杂层3的注入元素优选为磷，注入的能量60-80kev，注入的剂量1e12-3e12。然后重复生长外延和杂质普注操作，一般重复5至7次，即可制作出6至8层第一导电类型的重掺杂层3。表面外延层4的电阻率为1-3ω.cm，厚度优选为5um。中间外延层2与表面外延层4的总厚度优选为45-60um，器件耐压可以达到500v-800v。

步骤2，在表面外延层4上长掩蔽层5，在有源区内的掩蔽层5上制作jeft注入开口6，并通过jeft注入开口6对表面外延层4进行jeft注入操作，以在表面外延层4上形成jeft注入区7。具体的，jeft注入开口6是通过在掩蔽层5上依次涂胶、曝光和刻蚀形成。为了不影响后续工艺，在完成jeft注入操作后，需要将此步骤涂的胶去除。jeft注入的能量：60kev-80kev,注入剂量：1e12-3e12,注入元素：磷元素。

步骤3，在掩蔽层5上制作沟槽开口8，并通过沟槽开口8在表面外延层4和中间外延层2上制作沟槽9，沟槽9的底部设置在最底层的中间外延层2内，向沟槽9内填充第二导电类型的杂质。沟槽开口8和沟槽9也是经过涂胶、曝光和刻蚀形成。为了不影响后续工艺，在向沟槽9内填充好杂质后，应将此步骤中涂的胶去除。

步骤4，执行退火操作，以将重掺杂层3退火形成端部深入至沟槽9内部的第一导电类型的pillar10。退火的温度：1100℃，退火的时间：30-180分钟。

步骤5，在表面外延层4、jeft注入区7和沟槽9的上侧长氧化层11，并将有源区内的氧化层11去除，仅保留终端区的氧化层11。生长氧化层11的厚度优选为8000-12000埃。

步骤6，在氧化层11和有源区内的表面外延层4的上侧长栅氧化层12，在有源区内的栅氧化层12的上侧沉积多晶13，并进行多晶掺杂，并刻蚀掉终端区、沟槽9上侧以及有源区与终端区之间的多晶13及栅氧化层12。其中，栅氧化层12的厚度优选为700-1200埃，多晶13的厚度优选为6000-8000埃。此步骤中的对多晶13掺杂是通过扩散炉进行掺杂。

步骤7，在有源区内多晶13两侧的表面外延层4及多晶13执行杂质注入和推阱操作，以形成第一导电类型的重掺杂区14，同时对多晶13重掺杂。第一导电类型的重掺杂区14的注入剂量：5e15-1e16,注入能量：60kev-120kev，注入元素：砷，推阱温度：950℃，推阱时间：30分钟。

步骤8，在表面外延层4、沟槽9、第一导电类型的重掺杂区14和多晶13的上侧沉积介质层15，在介质层15上刻蚀形成连接孔16。介质层15优选为bpsg(硼磷硅玻璃)，介质层15的厚度优选为10000埃。

步骤9，在介质层15的上侧及连接孔16内溅射形成金属层17，并将金属层17刻蚀形成栅区和源区。其中，金属层17优选为铝层，其厚度优选为4um。

在步骤4中的退火操作前，还可以在沟槽9四周的表面外延层4内注入形成有第二导电类型的结区18，沟槽9的上端外侧与第二导电类型的结区18连接。结区18注入量：4e13-6e13,注入能量：100kev-140kev，注入元素：硼。

还可以像现有技术一样选择性执行以下步骤：

步骤10，在金属层17的上侧沉积钝化层，并将钝化层刻蚀形成栅极和源极的开口区。

步骤11，从衬底1的底侧进行减薄，器件的剩余厚度为200um-300um，在衬底1的底侧依次蒸发ti、ni和ag(钛、镍和银)。

结合图1至8，基于以上实施例，本领域技术人员可以理解，本发明还提供了一种改善emi的深沟槽mos器件，包括第一导电类型的衬底1，其中，衬底1为第一导电类型重掺杂，衬底1的电阻率通常为0.001-0.005ω.cm。选择不同的外延电阻率和厚度，可得到不同的器件耐压。

在衬底1的上侧依次设有若干层中间外延层2和表面外延层4，中间外延层2和表面外延层4均为第一导电类型轻掺杂。在制作中间外延层2时，先在衬底1的上侧生长一层厚度为5-7um外延，然后进行一次第一导电类型的杂质普注，即可形成第一导电类型的重掺杂层3，第一导电类型的重掺杂层3的注入元素优选为磷，注入的能量60-80kev，注入的剂量1e12-3e12。然后重复生长外延和杂质普注操作，一般重复5至7次，即可制作出6至8层第一导电类型的重掺杂层3。表面外延层4的电阻率为1-3ω.cm，厚度优选为5um。中间外延层2与表面外延层4的总厚度优选为45-60um，器件耐压可以达到500v-800v。

在中间外延层2和表面外延层4内形成有沟槽9，沟槽9的底部设置在最底层的中间外延层2内，在沟槽9内填充有第二导电类型的杂质，在沟槽9的两侧的每层中间外延层2的上侧形成若干个第一导电类型的pillar10，第一导电类型的pillar10由上述第一导电类型的重掺杂层3经退火形成，退火的温度：1100℃，退火的时间：30-180分钟。第一导电类型的pillar10的端部深入至沟槽9的内部，沟槽9的两侧的表面外延层上设有jeft注入区7，jeft注入区7通过jeft注入操作形成，jeft操作注入的能量：60kev-80kev,注入剂量：1e12-3e12,注入元素：磷元素。

在终端区的表面外延层4的上侧长有氧化层11，氧化层11的厚度优选为8000-12000埃。在氧化层11和有源区内的表面外延层4的上侧长有栅氧化层12，栅氧化层12的厚度优选为700-1200埃。在有源区内的栅氧化层12的上侧沉积有多晶13，多晶13的厚度优选为6000-8000埃。并刻蚀掉终端区、沟槽9上侧以及有源区与终端区之间的栅氧化层12和多晶13，在多晶13两侧的表面外延层4内形成有第一导电类型的重掺杂区14，同时对多晶13进行重掺杂。在有源区内无栅氧化层11覆盖的表面外延层4和沟槽9上侧两端制作有第一导电类型的重掺杂区14，第一导电类型的重掺杂区14的注入剂量：5e15-1e16,注入能量：60kev-120kev，注入元素：砷，推阱温度：950℃，推阱时间：30分钟。在表面外延层4、沟槽9、第一导电类型的重掺杂14区和多晶12的上侧沉积介质层15，介质层15优选为bpsg(硼磷硅玻璃)，介质层15的厚度优选为10000埃。在介质层15上刻蚀形成有连接孔16，在介质层15的上侧及连接孔16内溅射形成金属层17，并将金属层17刻蚀形成mos器件的栅区和源区。金属层17优选为铝层，其厚度优选为4um。

在退火操作前，还可以在沟槽9四周的表面外延层4内注入形成有第二导电类型的结区18，沟槽9的上端外侧与第二导电类型的结区18连接。结区18注入量：4e13-6e13,注入能量：100kev-140kev，注入元素：硼。

还可以在金属层17和介质层15的上侧沉积有钝化层，在钝化层上刻蚀形成有栅极和源极的开口区，也可以在衬底1的下侧依次蒸发有ti、ni和ag层，在蒸发ti、ni和ag层前，先从衬底1的底侧进行减薄，器件的剩余厚度为200um-300um。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。