沟槽型双层栅mos及工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种沟槽型双层栅MOS，其硅衬底中具有体区，源极沟槽位于体区且底部位于衬底中，沟槽内填充多晶硅；多晶硅略低于硅衬底表面，多晶硅上方具有热氧化层填满沟槽；衬底表面为硼磷硅玻璃；所述硅衬底中还具有肖特基沟槽，所述肖特基沟槽填充多晶硅，且多晶硅与沟槽之间以氧化层隔离；所述源极沟槽内的多晶硅与源极沟槽之间还间隔有隔离层，所述隔离层是第一氧化硅层、氮化硅以及第二氧化硅层的复合三明治结构；所述硼磷硅玻璃不填充入源极沟槽；所述肖特基沟槽内是以多晶硅填充满。本发明还公开了所述沟槽型双层栅MOS的工艺方法，本方法改善了肖特基区形貌，避免了深接触孔工艺，有效避免形成碗口界面，使刻蚀精度更易控制，节约成本。
【专利说明】沟槽型双层栅MOS及工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路设计制造领域，特别是指一种沟槽型双层栅M0S，本发明还设 及所述沟槽型双层栅M0S的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 沟槽型双层栅M0S，作为一种功率器件，具有击穿电压高，导通电阻低，开关速度快 的特点。图1所示为一种常见的沟槽型双层栅M0S器件的源极沟槽结构示意图，其源极沟 槽中下部填充有多晶娃，多晶娃与沟槽之间间隔有氧化娃膜层，多晶娃上方具有热氧化层， 再W棚磯娃玻璃填充满沟槽内剩余空间，深接触孔穿通棚磯娃玻璃与热氧化层与多晶娃接 触。其特点是源极沟槽内填充的多晶娃仅占沟槽内部空间的一半左右，使得源极接触孔需 要做得较深才能与沟槽下部填充的多晶娃接触。图2是栅极沟槽示意图，图3是肖特基区 的沟槽，与源极沟槽类似，其沟槽内部填充有多晶娃，多晶娃与沟槽之间间隔有氧化层。多 晶娃上方具有热氧化层，沟槽内填充的多晶娃仅占沟槽内部空间的一半左右，其余空间W 介质层填充。
[0003] 该结构的缺陷在于；如图4所示，由于肖特基区较小，无法通过EPD(刻蚀终点监 巧。来控制刻蚀深度，目前的工艺普遍采用的是刻蚀时间控制，控制精度不高，导致刻蚀形 成的深度均一性不好。另外，由于肖特基区的沟槽较深，层间介质淀积之后沟槽处表面的落 差大，且由于层间介质不同膜质的刻蚀速率不一致，导致刻蚀后表面形貌呈碗型，接触孔区 域界面比较粗趟，影响铁/氮化铁的界面质量。
[0004] 上述的缺陷结合起来导致所述沟槽型双层栅M0S在肖特基区的边缘可能形成比 较脆弱的点或区，使器件的击穿电压降低。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种沟槽型双层栅M0S结构。
[0006] 本发明还要解决的技术问题在于提供所述沟槽型双层栅M0S结构的制造方法，改 善肖特基的形貌，提高器件的击穿电压性能。
[0007] 为解决上述问题，本发明所述的沟槽型双层栅M0S，其娃衬底中具有体区，源极沟 槽位于体区且底部位于衬底中，沟槽内填充多晶娃；多晶娃略低于娃衬底表面，多晶娃上方 具有热氧化层填满沟槽；衬底表面为棚磯娃玻璃；所述娃衬底中还具有肖特基沟槽，所述 肖特基沟槽填充多晶娃，且多晶娃与沟槽之间W氧化层隔离；
[000引所述源极沟槽内的多晶娃与源极沟槽之间还间隔有隔离层，所述隔离层是第一氧 化娃层、氮化娃W及第二氧化娃层的复合=明治结构；所述棚磯娃玻璃不填充入源极沟槽； 所述肖特基沟槽内是W多晶娃填充满。
[0009] 所述的隔离层，其中第一氧化娃层的厚度为80?100A，氮化娃的厚度为 1加?300A，第二氧化娃层的厚度为U00?2000A。
[0010] 为解决上述问题，本发明所述的沟槽型双层栅M0S的工艺方法，包含如下步骤：
[0011] 第一步，娃衬底表面淀积氧化层及常压氧化层，光刻定义刻蚀形成沟槽；
[0012] 第二步，沟槽内淀积第一氧化娃层、氮化娃层及第二氧化娃层；
[0013] 第=步，沟槽内淀积第一多晶娃并回刻，并利用掩膜板保护第一多晶娃连接孔区 域，对其他区域进行回刻；
[0014] 第四步，沟槽内热氧化层淀积，W及制作栅氧化层；
[0015] 第五步，第二多晶娃的淀积并回刻；
[0016] 第六步，注入形成P型体区，并进行高温热推进；
[0017] 第走步，源极湿法刻蚀并在光刻胶定义下进行离子注入；
[0018] 第八步，去胶，淀积层间介质之后热推进；
[0019] 第九步，形成棚磯娃玻璃；
[0020] 第十步，接触孔刻蚀、棚磯娃玻璃刻蚀W及娃衬底刻蚀；
[0021] 第十一步，光刻定义对棚磯娃玻璃进行刻蚀形成肖特基接触孔；
[0022] 第十二步，淀积铁/氮化铁，淀积鹤并回刻，淀积金属层。
[0023] 进一步地，所述第一步中，淀积氧化层的厚度为400-600A，常压氧化层的厚度为 1100?2000A。
[0024] 进一步地，所述第二步中，第一氧化娃层的厚度为80?100A，氮化娃层的厚度为 巧0?200A，第二氧化娃层的厚度为1100?2000A。
[0025] 进一步地，所述第S步，第一多晶娃淀积的总厚度为8000?12000A。
[0026] 进一步地，所述第四步，热氧化层淀积的厚度为3000?52加A。
[0027] 进一步地，所述第六步，P型体区进行115(TC热推进30分钟。
[002引进一步地，所述第走步，源极湿法刻蚀至保留氧化层巧日?300A。
[0029] 进一步地，所述第九步，淀积棚磯娃玻璃的厚度为4300?5300A。
[0030] 本发明所述的沟槽型双层栅MOS，其源极沟槽的隔离层采用了氧化娃/氮化娃/氧 化娃的=明治复合结构，同时内部填充的多晶娃更多，使得源极接触孔的深度变浅，降低了 沟槽刻蚀的难度，同样，肖特基沟槽内填充的多晶娃也更多更接近沟槽顶部。
【专利附图】
【附图说明】
[003U 图1是现有沟槽型MOS源极沟槽结构示意图。
[003引图2是现有沟槽型MOS栅极沟槽结构示意图。
[003引图3是现有沟槽型MOS栅极肖特基沟槽结构示意图。
[0034] 图4是现有沟槽型MOS平面结构示意图。
[0035] 图5?11是本发明工艺步骤示意图。
[0036] 图12是本发明工艺流程图。
[0037] 附图标记说明
[00測 1是MOS阳T区域，2是栅极，3是肖特基区，4是衬底，5是（第一）氧化娃层，6是 多晶娃，7是热氧化层，8是P型体区，9是接触孔，10是层间介质，11是棚磯娃玻璃，12是氮 化娃，13是第二氧化娃层，14是多晶娃，15是光刻胶。
【具体实施方式】
[0039] 本发明所述的沟槽型双层栅MOS，其源极沟槽如图10所示，娃衬底4中具有体区 8,源极沟槽位于体区8且底部位于衬底4中，沟槽内填充多晶娃6 ;多晶娃6略低于娃衬底 4表面，多晶娃6上方具有热氧化层7填满沟槽；衬底表面为层间介质10和棚磯娃玻璃11 ; 所述娃衬底4中还具有肖特基沟槽，如图11所示，所述肖特基沟槽填充多晶娃，且多晶娃与 沟槽之间W氧化层隔离。
[0040] 所述源极沟槽内的多晶娃6与源极沟槽之间还间隔有隔离层，所述隔离层是第一 氧化娃层5、氮化娃12 W及第二氧化娃层13的复合=明治结构，其中第一氧化娃层的厚度 为凯?100A，氮化娃的厚度为巧0?200A，第二氧化娃层的厚度为1100?2000A;所述棚磯 娃玻璃不填充入源极沟槽；本实施例选择第一氧化娃层厚度90A，氮化娃厚度200A，第二氧 化娃层厚度1100A。所述肖特基沟槽内是W多晶娃填充满。
[004U 本发明所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，包含如下步骤：
[0042] 第一步，娃衬底表面淀积氧化层及常压氧化层，淀积氧化层的厚度为400?600A， 如淀积450A，常压氧化层的厚度为1100?2000A，如淀积2000A;光刻定义刻蚀形成沟槽。如 图5所示。
[0043] 第二步，沟槽内淀积第一氧化娃层、氮化娃层及第二氧化娃层；第一氧化娃层的厚 度为90A，氮化娃层的厚度为200A，第二氧化娃层的厚度为nooA。
[0044] 第S步，沟槽内淀积多晶娃并回刻，多晶娃淀积12K，并利用掩膜板保护第一多晶 娃接触孔区域，对其他区域进行回刻，如图6所示。
[0045] 第四步，沟槽内热氧化层7淀积，热氧化层7淀积的厚度为3000?5250A，W及制作 栅氧化层；如图7所示。
[0046] 第五步，第二多晶娃的淀积并回刻，形成多晶娃栅极。
[0047] 第六步，注入形成P型体区8,并进行115(TC热推进30分钟的高温热推进。
[0048] 第走步，源极湿法刻蚀并在光刻胶定义下进行离子注入；源极湿法刻蚀至保留氧 化层巧0A。
[0049] 第八步，去胶，淀积层间介质10之后热推进。
[0化0] 第九步，形成如5300A厚度的棚磯娃玻璃11。
[0化1] 第十步，接触孔刻蚀、棚磯娃玻璃刻蚀W及娃衬底刻蚀，如图8所示。
[0052] 第十一步，光刻定义对棚磯娃玻璃进行刻蚀形成肖特基接触孔，如图9所示。
[0化3] 第十二步，淀积铁/氮化铁，淀积鹤并回刻，淀积金属层。最终形成的器件如图10 及图11所示，图10是源极沟槽结构示意图，图11是肖特基沟槽结构示意图（栅极沟槽仍 参考图2)。
[0化4] 通过上述方法，肖特基区域的源极多晶娃在做完两层多晶娃间的氧化后表面与衬 底表明持平，在肖特基刻蚀时可W有效避免形成碗口界面，肖特基区源极多晶娃在IP0氧 化之后厚度保持一致，保证了刻蚀的均一性，形成的肖特基区边缘没有击穿点，保证了器件 的击穿电压稳定。源极的第一多晶娃上方的引出区由同一高度改为台阶式结构，即第一多 晶娃的高度是不相同的，在需要连接孔的区域是比较高的，与娃表面持平，避免了深沟槽工 艺所带来的刻蚀不均匀，使沟槽刻蚀深度控制更精确，节约成本。
[0055] W上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来 说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种沟槽型双层栅MOS，其硅衬底中具有体区，源极沟槽位于体区且底部位于衬底 中，沟槽内填充多晶硅；多晶硅略低于硅衬底表面，多晶硅上方具有热氧化层填满沟槽；衬 底表面为硼磷硅玻璃；所述硅衬底中还具有肖特基沟槽，所述肖特基沟槽填充多晶硅，且多 晶硅与沟槽之间以氧化层隔离；其特征在于：所述源极沟槽内的多晶硅与源极沟槽之间还 间隔有隔离层，所述隔离层是第一氧化硅层、氮化硅以及第二氧化硅层的复合三明治结构； 所述硼磷硅玻璃不填充入源极沟槽；所述肖特基沟槽内是以多晶硅填充满。
2. 如权利要求1所述的，其特征在于：所述的隔离层，其中第一氧化硅层的厚度为 80?100A，氮化硅的厚度为150?300A，第二氧化硅层的厚度为1100?2000A。
3.制备如权利要求1所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：包含如下步 骤： 第一步，硅衬底表面淀积氧化层及常压氧化层，光刻定义刻蚀形成沟槽； 第二步，沟槽内淀积第一氧化硅层、氮化硅层及第二氧化硅层； 第三步，沟槽内淀积第一多晶硅并回刻，并利用掩膜板保护第一多晶硅连接孔区域，对 其他区域进行回刻； 第四步，沟槽内热氧化层淀积，以及制作栅氧化层； 第五步，第二多晶硅的淀积并回刻； 第六步，注入形成P型体区，并进行高温热推进； 第七步，源极湿法刻蚀并在光刻胶定义下进行离子注入； 第八步，去胶，淀积层间介质之后热推进； 第九步，形成硼磷硅玻璃； 第十步，接触孔刻蚀、硼磷硅玻璃刻蚀以及硅衬底刻蚀； 第i^一步，光刻定义对硼磷娃玻璃进行刻蚀形成肖特基接触孔； 第十二步，淀积钛/氮化钛，淀积钨并回刻，淀积金属层。
4.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第一步中，淀 积氧化层的厚度为400-600A，常压氧化层的厚度为1100?2000A。
5.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第二步中， 第一氧化硅层的厚度为80?100A，氮化硅层的厚度为150?200A，第二氧化硅层的厚度为 1100?2000A。
6.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第三步，第一 多晶硅淀积的总厚度为8000?12000A。
7.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第四步，热氧 化层淀积的厚度为3000?5250A。
8.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第六步，P型 体区进行1150 °C热推进30分钟。
9.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第七步，源极 湿法刻蚀至保留氧化层250?300A。
10.如权利要求3所述的沟槽型双层栅MOS的工艺方法，其特征在于：所述第九步，淀 积硼磷硅玻璃的厚度为4300?5300A。
【文档编号】H01L29/78GK104465781SQ201410852324
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】陈晨, 周颖, 陈正嵘, 陈菊英 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司