一种沟槽栅半导体器件的制造方法与流程

本发明属于半导体制造，具体涉及一种沟槽栅半导体器件的制造方法。

背景技术：

1、垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(vdmos)，兼有双极晶体管和普通mos器件的优点，无论是开关应用还是线形应用，vdmos都是理想的功率器件，主要应用于各种开关电源及电机驱动等领域，如应用于电机调速、逆变器、不间断电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。

2、随着vdmos的不断发展，功率密度不断的提升，在低压mos领域沟槽型的vdmos已经成为了主流。但现有技术中，沟槽栅半导体器件的制造方法存在制造的沟槽拐角的形貌易造成产品漏电，且成本较高的技术问题。

3、如图1所示，现有技术为解决这一问题，提出了一种沟槽栅半导体器件的制造方法，包括以下步骤：步骤一、在n型外延层1上淀积氧化层2，并在氧化层2上制备光刻胶层3(即采用沟槽4光刻有源区)，然后进行光刻胶层3和氧化层2的刻蚀，界定沟槽4的区域，刻蚀至n型外延层1的上表面为止；步骤二、去除光刻胶层3，然后以氧化层2为硬掩膜，在n型外延层1上刻蚀沟槽4；步骤三、去除氧化层2，在沟槽4的内壁以及n型外延层1的上表面进行栅氧化层5的生长，然后在附着栅氧化层5的沟槽4内和附着栅氧化层5的n型外延层1的上表面上淀积掺杂的多晶硅，形成多晶硅层6；步骤四、对多晶硅层6进行回刻，去除n型外延层1的上表面以上的所有多晶硅层6，并对n型外延层1的上部进行p阱的注入，形成p阱区7；步骤五、在p阱区7的顶部与栅氧化层5接触位置全部注入掺杂，形成源区8(即采取源区光刻法制备源区8)；步骤六、并在源区8的上表面和沟槽4内的多晶硅层6的上表面淀积隔离氧化层10，退火回流处理后，进行孔光刻，沿隔离氧化层10的外边缘的上表面向下刻蚀，且超过源区8的深度到p阱区7，保留沟槽4上表面以及沟槽4顶端开口周围的隔离氧化层10，整体形成凸台结构；步骤七、在刻蚀裸露的p阱区7的表面进行p+孔注入改善寄生三极管的雪崩，并退火处理，形成p+掺杂区9；步骤八、在p+掺杂区9的上表面和隔离氧化层10的上表面进行孔金属淀积，形成源极金属11。该方法采用了沟槽、源区、接触孔、金属四层光刻的方式实现了源区的单胞的结构，同时改善了沟槽拐角的形貌避免了产品的漏电，提升了产品性能。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中沟槽栅半导体器件的制造方法制造的沟槽拐角的形貌易造成产品漏电，且成本较高的技术问题，提供一种沟槽栅半导体器件的制造方法。

2、本发明实现上述目的采取的技术方案如下。

3、本发明的沟槽栅半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

4、步骤一、先在n型外延层的上表面生长氧化层，然后在n型外延层的上部注入p阱，形成p阱区，p阱区的上表面与氧化层的下表面接触；再在氧化层的上表面淀积氮化硅层，在氮化硅层的上表面制备光刻胶层，最后对光刻层、氮化硅层和氧化层进行沟槽的对应区域的光刻，光刻至p阱区的上表面，其中，刻蚀掉的氮化硅层即为氮化硅层的窗口；

5、步骤二、先去除光刻胶层，利用氮化硅层做硬掩膜，进行沟槽的刻蚀；然后对氮化硅层进行的腐蚀，扩大氮化硅层的窗口面积；

6、步骤三、在沟槽的内壁生长栅氧化层，并在附着栅氧化层的沟槽内、氮化硅层的窗口内和氮化硅层的上表面淀积掺杂的多晶硅，形成多晶硅层；

7、步骤四、对多晶硅层进行回刻，去除p阱区上表面以上的所有多晶硅层；

8、步骤五、在p阱区的顶部，p阱区与氧化层接触且靠近沟槽的位置进行注入掺杂，退火处理，形成源区，源区的一端与沟槽的外轮廓接触，且源区的长度小于氧化层的长度，并去除氮化硅层；

9、步骤六、去除氧化层，并在p阱区的上表面、源区的上表面和沟槽内的多晶硅层的上表面淀积隔离氧化层，退火回流处理后，进行孔光刻，沿源区的外边缘刻蚀隔离氧化层和p阱区；

10、步骤七、在刻蚀裸露的p阱区的表面进行p+孔注入，并退火处理，形成p+掺杂区；

11、步骤八、在p+掺杂区的上表面和隔离氧化层的上表面进行孔金属淀积，形成源极金属。

12、进一步的，步骤一中，氧化层的厚度在100～200埃，氮化硅层的厚度在2000～3500埃。

13、进一步的，步骤一中，采用lpcvd的方法制备氮化硅层。

14、进一步的，步骤二中，氮化硅层的窗口增加0.5～0.6微米。

15、进一步的，步骤三中，栅氧化层的厚度在500～1000埃。

16、进一步的，步骤四中，回刻至p阱区上表面以下0.1微米以内。

17、进一步的，步骤六中，刻蚀隔离氧化层和p阱区至p阱区上表面以下0.3～0.45微米。

18、进一步的，所述氧化层的材料为二氧化硅，所述隔离氧化层的材料为bps g。

19、进一步的，所述退火均为在氮气氛围下，950℃退火30min。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、本发明的沟槽栅半导体器件的制造方法减少了源区光刻层，并改善了沟槽上拐角的形貌，改善了产品的漏电问题，提升了产品性能，竞争力更高。

技术特征：

1.沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤一中，所述氧化层(2)的厚度在100～200埃，所述氮化硅层(12)的厚度在2000～3500埃。

3.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤一中，采用lpcvd的方法制备氮化硅层(12)。

4.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤二中，氮化硅层(12)的窗口增加0.5～0.6微米。

5.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤三中，栅氧化层(5)的厚度在500～1000埃。

6.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤四中，回刻至p阱区(7)上表面以下0.1微米以内。

7.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，步骤六中，刻蚀隔离氧化层(10)和p阱区(7)至p阱区(7)上表面以下0.3～0.45微米。

8.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，所述氧化层(2)的材料为二氧化硅，所述隔离氧化层(10)的材料为bpsg。

9.根据权利要求1所述的沟槽栅半导体器件的制造方法，其特征在于，所述退火均为在氮气氛围下，950℃退火30min。

技术总结
本发明涉及一种沟槽栅半导体器件的制造方法，属于半导体制造技术领域。解决了现有技术中沟槽栅半导体器件的制造方法制造的沟槽拐角的形貌易造成产品漏电，且成本较高的技术问题。本发明的制造方法，先在N型外延层上生长氧化层，并进行P阱注入，然后在氧化层上依次制备氮化硅和光刻胶层，然后光刻沟槽界定区，然后去除光刻胶，刻蚀沟槽和氮化硅层，然后进行栅氧化层生长和多晶硅层的制备，然后回刻多晶硅层，再进行源区注入，并去除氮化硅层，再淀积隔离氧化层，进行孔光刻和P+孔注入，最后进行孔金属淀积，形成源极金属。该制造方法成本低，同时改善了沟槽拐角的形貌，避免了产品的漏电，提升了产品性能。

技术研发人员：张海宇,李彦庆,叶武阳,刘卫佳,杨佳美
受保护的技术使用者：长春长光正圆微电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16