金属，6是源极金 属，7、8是ESD二极管的两极，9是硬掩膜，10是体区，11是层间介质，a是沟槽深度。
【具体实施方式】
[0036] 本发明所述的沟槽型MOSFET的ESD结构，如图6所示，包含：在沟槽型MOSFET的 周围具有保护环沟槽，所述的ESD结构集成在保护环的沟槽中，所述保护环沟槽穿过体区 底部位于外延层中，沟槽内填充多晶硅；
[0037] 所述多晶硅分段进行N-P或者P-N，或者N-P-……-N-P或者P-N-……_P_N的间 隔掺杂，以形成一个或多个等效串接的二极管，其结构如图7所示，是ESD保护环沟槽剖面 示意图。串接的二极管首尾两端电极分别连接沟槽型MOSFET的栅极及源极。如图6中，多 层保护环的沟槽通过共同的电极7、8引出，由金属与MOSFET的栅极及源极相连，形成ESD 电路。
[0038] 结合图7,本发明可以根据沟槽型MOSFET的ESD耐压需求，换算成等效的PN结的 个数，以决定多晶硅进行N、P间隔注入的分段数，即形成的等效的二极管的个数。
[0039] 本发明所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，包含如下的步骤：
[0040] 第1步，使用硬掩膜9在外延1上定义出保护环图形，刻蚀形成深度a为1~2 μπι 的保护环的沟槽；如图8所示。
[0041] 第2步，移除硬掩膜9,在整个外延1表面形成一层厚度为150~1000Α的氧化层2 作为栅氧化层；如图9所示。
[0042] 第3步，如图10所示，保护环的沟槽内淀积多晶硅3并回刻至外延1表面；对于 NMOS，沟槽内淀积的多晶硅为N型；对于PMOS，沟槽内淀积的多晶硅为P型；多晶硅掺杂浓 度为 IO18~10 19atoms/cm3。
[0043] 第4步，整个外延1表面生长一层氧化层，然后进行体区10注入，如图11所示；体 区10注入能量为120~300keV,剂量为IO 13~10 15atoms/cm2〇
[0044] 第5步，使用源区注入的掩膜板，或者保护环掩膜板进行保护环沟槽的杂质注入， 并按照版图将部分沟槽注入反型，形成N、P交替排列的串接的PN结；如图12所示，图中示 出了沟槽X方向和Y方向的形成结构示意图，从Y方向可以明显看出沟槽多晶硅的N、P排 列。
[0045] 第6步，层间介质11淀积，如图13所示，刻蚀形成接触孔，将沟槽中多晶硅引出。
[0046] 第7步，形成钛和/或氮化钛的阻挡层金属，进行钨淀积，制作金属引线，如图14 所示，将保护环沟槽内的多晶硅引出形成ESD电路，并将该ESD电路的两端7、8分别与 MOSFET的栅极及源极连接。ESD结构完成。
[0047] 以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，本发明可以有各种更改和变化。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。
【主权项】
1. 一种沟槽型MOSFET的ESD结构，在沟槽型MOSFET的周围具有沟槽型保护环，其特征 在于：所述的ESD结构集成在沟槽型保护环的沟槽中，所述保护环的沟槽穿过体区底部位 于外延层中，沟槽内填充多晶硅； 所述多晶硅分段进行N-P或者P-N，或者N-P-……-N-P或者P-N-……-P-N的间隔 掺杂，以形成一个或多个等效串接的二极管，串接的二极管首尾两端电极分别连接沟槽型 MOSFET的栅极及源极。2. 如权利要求1所述的沟槽型MOSFET的ESD结构，其特征在于：根据沟槽型MOSFET的 ESD耐压需求，换算成等效的PN结的个数，以决定对保护环的沟槽内的多晶硅进行N、P间 隔注入的分段数，即形成的等效的二极管的个数。3. 形成如权利要求1所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：包含 如下的步骤： 第1步，使用硬掩膜在外延上定义出保护环图形，刻蚀形成沟槽型保护环的沟槽； 第2步，移除硬掩膜，在整个外延表面形成一层氧化层作为栅氧化层； 第3步，保护环的沟槽内淀积多晶硅并回刻至外延表面； 第4步，整个外延表面生长一层氧化层，然后进行体区注入； 第5步，使用源区注入的掩膜板，或者保护环掩膜板进行保护环的沟槽的多晶硅的杂 质注入，并按照版图将部分沟槽注入反型，形成N、P交替排列的串接的PN结； 第6步，层间介质淀积，刻蚀形成接触孔，将沟槽中多晶硅引出； 第7步，形成阻挡层金属，进行钨淀积，制作金属引线，将沟槽内多晶硅引出形成ESD电 路，并将该ESD电路的两端分别与MOSFET的栅极及源极连接。4. 如权利要求3所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：所述第1 步中，刻蚀的保护环的沟槽深度为1~2 μπι。5. 如权利要求3所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：所述第2 步中，淀积的氧化层的厚度为150~1000 Ao6. 如权利要求3所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：所述第3 步中，对于NMOS，沟槽内淀积的多晶硅为N型；对于PMOS，沟槽内淀积的多晶硅为P型；多晶 娃掺杂浓度为IO is~10 19atoms/cm3。7. 如权利要求3所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：所述第4 步中，体区注入能量为120~300keV,剂量为IO 13~10 15atoms/cm2。8. 如权利要求3所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，其特征在于：所述第7 步中，阻挡层金属为钛和/或氮化钛。
【专利摘要】本发明公开了一种沟槽型MOSFET集成ESD的结构，在沟槽型MOSFET的周围具有沟槽型保护环，所述的ESD结构集成在保护环沟槽中，所述保护环沟槽穿过体区底部位于外延层中，沟槽内填充多晶硅；所述多晶硅分段进行N-P或者P-N,或者N-P-……-N-P或者P-N-……-P-N的间隔掺杂，以形成一个或多个等效串接的二极管，串接的二极管首尾两端电极分别连接沟槽型MOSFET的栅极及源极。本发明在保护环沟槽内形成N、P交替间隔排列的多晶硅，等效成ESD二极管，并通过金属引线将该PN结形成的等效ESD二极管两极分别与MOSFET的源极、栅极连接，形成MOSFET的ESD保护结构。本发明所述的沟槽型MOSFET的ESD结构的工艺方法，使用保护环的方式，减少了ESD多晶硅淀积及刻蚀步骤，简化了工艺步骤，降低成本。
【IPC分类】H01L21/82, H01L27/02
【公开号】CN105355626
【申请号】CN201510648882
【发明人】陈正嵘
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月9日