一种vdmos器件及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种VDM0S器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管（VDM0S)包括平面型VDM0S和沟槽 型VDM0S。沟槽型VDM0S是一种用途非常广泛的功率器件，其漏源两极分别设置在器件两 侦电流在器件内部垂直流通，从而增加了电流密度，改善了额定电流，单位面积的导通电 阻较小。
[0003] 常规的沟槽型VDM0S制造方法通常包括在娃衬底的外延层内部形成栅极沟槽，并 在栅极沟槽内部形成栅氧化层和多晶娃，然后进行离子注入，在所述外延层内部形成体区， 再注入不同类型的离子，在栅极沟槽两侧形成源区，最后形成介质层及金属层等。
[0004] 目前，沟槽型VDM0S的发展方向是降低开关速度和开关损耗、减小芯片面积、降低 导通电阻、提高器件耐压等。作为沟槽型VDM0S制造工艺控制的关键参数之一，接触电阻的 大小将会直接影响器件的导通电阻、开关速度和开关损耗等性能指标。由于沟槽型VDM0S 的接触电阻由漏极接触电阻和源极接触电阻两部分组成，现在通常通过背面减薄、背面注 入、背面电极结构等方面工艺改进来减小漏极接触电阻，而源极接触电阻主要通过对器件 结构的设计，如外延结构和电极结构等优化设计来改进提高，然而该些方法存在增加工艺 难度和提高制造成本等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种VDM0S器件及其制造方法，该制造方法在不改变器件结构、不增 加器件制造工艺难度W及制造成本的情况下即可降低器件的接触电阻，提高器件性能；该 VDM0S器件的接触电阻小，器件性能良好。
[0006] 本发明提供的一种VDM0S器件的制造方法，包括如下步骤：
[0007] 在娃衬底的外延层内部形成栅极沟槽；
[0008] 在所述栅极沟槽内部形成栅氧化层；
[0009] 在形成有所述栅氧化层的栅极沟槽内部填充多晶娃；
[0010] 向填充有所述多晶娃的娃衬底注入离子，在所述外延层内部形成体区；
[0011] 在所述体区上形成源区注入掩膜；
[0012] 向形成有所述源区注入掩膜的娃衬底依次注入第一离子和第二离子，经退火处 理，在所述栅极沟槽两侧形成源极接触区，其中所述第一离子和第二离子的类型相同，并且 所述第一离子的能量大于所述第二离子的能量，所述第一离子的剂量小于所述第二离子的 剂量；
[0013] 去除所述源区注入掩膜，并在形成有所述源极接触区的娃衬底上形成一层或多层 介质层；
[0014] 在所述介质层上形成源极沟槽掩膜；
[0015] 对形成有所述源极沟槽掩膜的娃衬底进行刻蚀，在所述源极接触区之间形成源极 沟槽；
[0016] 去除所述源极沟槽掩膜，并在形成有所述源极沟槽的娃衬底表面形成金属层。
[0017] 本发明采用特定的两次源极注入工艺形成源极接触区，特别是首次注入采用高能 量、低剂量的离子，第二次注入采用低能量、高剂量的离子，两次源极离子注入会减小阔值 电压，从而使沟道电阻减小，进而减小了导通电阻；此外，本发明通过在源极刻蚀沟槽，从而 使金属层与源极接触区之间的接触面积增大，减小了源极接触电阻。
[0018] 在本发明中，可W采用常规方法在娃衬底的外延层内部形成栅极沟槽，例如可W 先在所述外延层上形成栅极沟槽掩膜（即具有栅极沟槽图形的掩膜层)，然后对所述娃衬底 进行刻蚀，从而形成栅极沟槽。
[0019] 进一步地，所述栅极沟槽的深度为0. 1~lOum。
[0020] 在本发明中，所述源区注入掩膜用于在娃衬底的外延层内部的特定位置（即栅极 沟槽两侧）形成源极接触区，其可W为具有源区注入图形的掩膜层，例如通过在娃衬底外延 层表面形成掩膜层后光刻/刻蚀出源区注入图形，源区注入图形位于源极接触区之间区域 上方位置的外部（即在源极接触区之间区域上方形成掩膜层）。
[0021] 本发明所述的源区注入掩膜的材料可W为本领域常规的材料，例如光刻胶、多晶 娃、氮化娃和氧化娃中的一种或多种，例如光刻胶；所述的源极沟槽掩膜的材料可W为光刻 胶、多晶娃、氮化娃和氧化娃中的一种或多种。
[0022] 本发明所述离子的类型为P型，例如测离子等，所述第一离子和所述第二离子的 类型为N型，例如磯离子、神离子等。在离子注入时，既可W采用单一离子进行，也可W采用 同一类型的混合离子进行。
[0023] 进一步地，所述离子的能量为50~150KeV，剂量为1〇12~l〇i 4/cm2。
[0024] 进一步地，所述第一离子的能量为150~400KeV，例如150~200KeV，所述第一离 子的剂量为10"~l〇i 4/cm2,所述第二离子的能量为30~lOOKeV，例如30~50KeV，所述第 二离子的剂量为10"~l〇i5/cm2。
[00巧]进一步地，所述退火处理的温度为700~120(TC，时间为10~400分钟。
[0026] 本发明所述介质层为多晶娃层、氮化娃层和氧化娃层中的一种或多种。
[0027] 在本发明中，所述源极沟槽掩膜用于在娃衬底的特定位置（即源极接触区之间）形 成源极沟槽，其可W为具有源极沟槽图形的掩膜层，源区源极沟槽图形位于源极接触区之 间区域的上方位置；利用所述源极沟槽掩膜形成的源极沟槽即位于源极接触区之间区域。
[0028] 进一步地，所述源极沟槽的深度为0. 1~lOum，并且所述源极沟槽的底部高于所 述栅极沟槽的底部。
[0029] 本发明还提供一种VDM0S器件，按照上述制造方法制成。
[0030] 本发明还提供一种VDM0S器件，包括：
[0031] 娃衬底，其表面设有外延层；
[0032] 设置在所述外延层内部的栅极沟槽和体区，所述栅极沟槽表面设有栅氧化层，所 述栅氧化层上填充有多晶娃；
[0033] 设置在所述栅极沟槽两侧的源极接触区，所述源极接触区通过依次注入第一离子 和第二离子所形成，所述第一离子和第二离子的类型相同，并且所述第一离子的能量大于 所述第二离子的能量，所述第一离子的剂量小于所述第二离子的剂量；
[0034] 设置在所述源极接触区之间的源极沟槽；
[0035] 设置在所述栅极沟槽、体区和源极接触区表面的一层或多层介质层；
[0036] 设置在所述介质层和所述源极沟槽表面的金属层。
[0037] 进一步地，所述栅极沟槽的深度为0. 1~lOum。
[0038] 进一步地，所述体区的底部高于所述栅极沟槽的底部。
[0039] 进一步地，所述第一离子的能量为150~400KeV，剂量为10。~l〇i 4/cm2,所述第 二离子的能量为30~lOOKeV，剂量为10"~1〇15/畑i2。
[0040] 进一步地，所述源极沟槽的深度为0. 1~lOum，并且所述源极沟槽的底部高于所 述栅极沟槽的底部。
[0041] 本发明所提供的VDM0S器件的制造方法，通过两次源极注入W及源极刻蚀沟槽， 在不改变器件结构、不增加器件制造工艺难度W及制造成本的情况下即可降低制得的 VDM0S器件的接触电阻；本发明所提供的VDM0S器件的源极接触区有利于减小阔值电压、沟 道电阻和导通电阻，并且源极沟槽有利于增大金属层与源极接触区之间的接触面积，进而 减小源极接触电阻，从而有利于提高器件的性能。
【附图说明】
[0042] 图1至图10为本发明一实施方式的VDM0S器件制造方法的制造流程示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施 例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 实施例
[0045] 如图1至图10所示，本发明一实施方式的VDM0S器件的制造方法，包括如下步骤：
[0046] 步骤1、在娃衬底的外延层内部形成栅极沟槽；
[0047] 具体地，娃衬底可W是本领域常规的具有外延层1的娃衬底，例如外延片，也可W 采用本领域常规的方法在娃衬底上生长出外延层1 ;
[0048] 首先，可W在外延层1上形成栅极沟槽的掩膜（即具有栅极沟槽图形的掩膜层)， 然后利用该掩膜对娃衬底进行刻蚀，从而在外延层1内部形成栅极沟槽，栅极沟槽可W为 间隔分布的多个沟槽，例如可W在外延层1上形成一层初始氧化层作为掩膜层，然后通过 光刻和刻蚀，在初始氧化层上形成栅极沟槽图形，再利用形成有栅极沟槽图形的初始氧化 层作为掩膜对娃衬底进行刻蚀，从而形成栅极沟槽，其中初始氧化层的厚度可W为0. 02~ 0. 2um，例如0. lum，栅极沟槽的深度可W为0. 1~lOum。
[0049] 步骤2、在栅极沟槽内部形成栅氧化层；
[0050] 具体地，可W对形成栅极沟槽的娃衬底进行氧化，从而在外延层1 W及栅极沟 槽内部表面上形成栅氧化层，氧化的温度可W为900~llOOC，栅氧化层的厚度可W为 100~1000A;在本实施例中，栅氧化层的厚度为500A。
[0051] 步骤3、在形成有栅氧化层的栅极沟槽内部填充多晶娃；
[0052] 具体地，如图1所示，可W在栅氧化层表面淀积多晶娃同时进行惨杂，从而在娃衬 底的栅氧化层上形成多晶娃层，此时栅极沟槽内部的栅氧化层上填充有多晶娃，多晶娃层 的厚度可W为3000-10000A;随后，刻蚀栅极沟槽外部的多晶娃，并且用酸(例如氨氣酸） 腐蚀栅极沟槽外部的栅氧化层，从而仅使栅极沟槽内部具有栅氧化层（图中未示出）和多晶 娃3,多晶娃3的上表面与外延层1的上表面平齐。
[0053] 步骤4、向填充有多晶娃的娃衬底注入离子，在外延层内部形成体区；
[0054] 具体地，如图1所示，可W向填充有多晶娃3的娃衬底注入P型离子，例如测离子 等，从而在外延层1的内部形成体区2 (即P型注入区域)，体区2的深度小于栅极沟槽的深 度（即体区2底部的水平位置高于栅极沟槽底部的水平位置）;P型离子的能