CN102024700B - 沟槽型双扩散金属氧化物半导体晶体管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Trench DMOS的制作方法，用以解决现有技术TrenchDMOS制作效率低、周期长的问题。该方法在栅氧化层处理后的Trench中沉积POLY层，沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高；在BODY层中注入第一类型的离子；根据每个POLY柱子的高度，及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层得到Trench DMOS。如本发明提出的方案，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层，由于具有一定的角度注入，因此实现了在BODY层部分阻挡SRC层离子注入的目的，从而省去了做SRC层光刻的工序，从而缩短了Trench DMOS的制造周期，并提高了生产效率，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种沟槽型双扩散金属氧化物半导体晶体管(Trench Double Diffuse Metal Oxide SemiconductorTransistor，Trench DMOS)的制作方法。
背景技术
目前在对Trench DMOS产品制作时，Trench DMOS的源极(Source，SRC)层需要与Trench DMOS的体区(BODY)层短接，因此，为了实现SRC层与BODY层的短接，在现有技术中有两种方法可以实现：第一种实现方法，如图1所示，需要在SRC层进行光刻，在BODY区域中做出阻挡SRC注入的胶块PR，然后再进行SRC注入，并在SRC层中垂直角度的注入离子，如图1中箭头所示。被胶块阻挡住的区域，未形成SRC，这样后续工序，可以用金属(Metal)将SRC与BODY区域连接起来，如图2所示。
第二种实现方法，如图3所示，采取接触孔(CONT)层次Si衬底刻蚀的办法。做SRC结构时，不需要进行光刻，直接注入，形成SRC在上，BODY在下的结构。后续在SRC区域刻出一个槽，槽的深度要达到SRC区域下面的BODY区域，如图4所示。然后，用Metal将SRC与BODY区域连接起来，如图5。
现有技术中第一种实现方法，需要在SRC层进行一次光刻，从而实现在BODY区域采用胶块PR进行阻挡，此种方法必须进行SRC层光刻，这就降低了Trench DMOS产品的制作效率，增加了制作成本和周期。第二种实现方法需要做硅(Silicon，Si)衬底刻蚀处理，但是Si衬底刻蚀的过程存在一定难度，并且周期长，同时也会增加制造成本。从而也影响了Trench DMOS产品的制作效率。因此上述两种方法造成现有技术中Trench DMOS的制作效率低，周期长，成本高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种Trench DMOS的制作方法，用以解决现有技术在Trench DMOS产品制作过程中效率低、周期长的问题。
本发明实施例提供的一种Trench DMOS的制作方法，该Trench DMOS包括多晶硅POLY层、体区BODY层和源极SRC层，沟槽Trench用于承载各层，该制作方法包括：
在栅氧化层处理后的Trench中沉积POLY层，使沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高；
在BODY层中注入第一类型的离子；
根据每个POLY柱子的高度，以及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层得到TrenchDMOS。
本发明实施例提供了一种Trench DMOS的制作方法，该方法包括：在栅氧化层处理后的Trench中沉积POLY层，使沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，根据每个POLY层的高度，以及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层得到Trench DMOS。本发明实施例中在进行SRC层注入时调整离子注入机的角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层，由于具有一定的角度注入，因此实现了在BODY层部分阻挡SRC层离子注入的目的，省去了做SRC层光刻的工序，从而缩短了Trench DMOS的制造周期，提高了生产效率，并且由于光刻工序的节省也达到了降低成本的目的。
附图说明
图1为现有技术中利用SRC光刻进行SRC注入的结构示意图；
图2为现有技术中用Metal将SRC与BODY区域短接的结构示意图；
图3为现有技术中SRC覆盖在BODY区域上部的结构示意图；
图4为现有技术中在SRC区域刻出槽的结构示意图；
图5为现有技术中通过槽中的metal将SRC与BODY区域连接的结构示意图；
图6A为本发明实施例提供的Trench DMOS的制作过程；
图6B为本发明实施例提供的利用厚氧化层做屏蔽进行trench刻蚀；
图7为本发明实施例提供的POLY淀积；
图8为本发明实施例提供的POLY回刻；
图9为本发明实施例提供的去除厚氧化层；
图10为本发明实施例提供的BODY结构；
图11为本发明实施例提供的用倾斜注入的方式形成SRC结构；
图12为本发明实施例提供的POLY间距以及高度说明。
具体实施方式
本发明实施例为了有效的缩短Trench DMOS的制造周期，提高其生产效率，提供了一种Trench DMOS的制作方法，该方法包括：在栅氧化层处理后的沟槽(Trench)中沉积多晶硅(POLY)层，使沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，在BODY层注入第一类型的离子，根据每个POLY柱子的高度，以及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层得到Trench DMOS。本发明实施例中通过沉积较Trench的水平面高的POLY层，在进行SRC层注入时调整离子注入机的角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层，由于SRC层中注入的离子具有一定的角度，因此实现了在BODY层形成部分区域阻挡SRC层离子注入的目的，从而省去了在SRC层上光刻的工序，进而缩短了TrenchDMOS的制造周期，并提高了生产效率，并且降低了Trench DMOS的制作成本。
下面结合说明书附图，对本发明实施例进行详细描述。
Trench DMOS包括Trench、POLY层、BODY层和SRC层，其中Trench为承载POLY层、BODY层和SRC层的基底。图6A为本发明实施例提供的Trench DMOS的制作过程，该过程包括以下步骤：
S601：在栅氧化层处理后的Trench中沉积POLY层，使沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高。
在沉积每个POLY柱子之前还包括：在硅片上生长厚氧化层，其中厚氧化层的厚度根据Trench的高度确定，在生长后的厚氧化层上进行Trench光刻、刻蚀，从而得到Trench。
S602：刻蚀POLY层及去除Trench层外的厚氧化层，在BODY层注入第一类型的离子。
BODY层注入的第一类型的离子包括：N型杂质离子或P型杂质离子。其中N型杂质离子包括磷离子或砷离子等，P型杂质离子包括硼离子等。
S603：根据每个POLY柱子的高度，以及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，在SRC层中注入第二类型的离子。
SRC层注入的第二类型的离子与BODY层注入的第一类型的离子正好相反，当BODY层注入N型杂质离子时，SRC层注入的第二类型的离子为P型杂质离子，当BODY层注入P型杂质离子时，SRC层注入的第二类型的离子为N型杂质离子。
在本发明实施例中由于沉积的每个POLY柱子较Trench的水平面高，因此在SRC层注入第二类型的离子时，可以调整离子注入机的注入角度，使离子注入机以倾斜角度在SRC层中注入第二类型的离子。由于离子注入机的角度倾斜，因此注入的第二类型的离子的方向也是倾斜的，由于每个POLY柱子的高度较高，因此当采用该角度进行SRC层注入时，其第二类型的离子注入的位置在BODY层上存在盲区，即存在BODY层上不能注入进第二类型的离子的位置，因此无需为形成胶块阻挡结构，而去做SRC层光刻，从而缩短了TrenchDMOS的制造周期，并提高了生产效率。
下面详细介绍Trench DMOS的制造过程，在进行Trench DMOS的制造时，首先需要在硅片上进行厚氧化层的生长，其生长的过程为将硅片放入高温炉中加热，使其表面生长出厚的二氧化硅，该生长的二氧化硅即为生长的氧化层，该生长的厚氧化层以及硅片构成了Trench的基底，在厚氧化层生长后，在生成的厚氧化层上进行Trench光刻，利用干法刻蚀机，刻蚀厚氧化层，利用该厚氧化层做屏蔽，做Trench刻蚀，得到Trench，如图6B为刻蚀后得到的Trench结构示意图。
将刻蚀后的Trench在炉管中做牺牲氧化，由于刻蚀后的Trench其表面可能会有杂质的存在，将其放在炉管中经高温处理即做牺牲氧化，去除其表面的杂质。之后去除牺牲氧化层后，在炉管中做栅氧化层，在Trench中沉积POLY层，并使沉积后的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，POLY柱子的高度与Trench的结构示意如图7所示。
由于本发明实施例过程中沉积得到的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，因此为了在沉积POLY层时对其沉积的方向进行约束，在对Trench进行刻蚀时，在Trench上保留部分厚氧化层，且保留的厚氧化层的高度较Trench的水平面高，并且保留的厚氧化层的高度足以可以保证能够约束每个POLY柱子的沉积方向，例如保留的厚氧化层的高度与Trench的水平面高度的和应该不小于每个POLY柱子刻蚀后，剩余的每个POLY柱子的高度，如图6中刻蚀后得到的Trench结构与保留的厚氧化层的结构示意图。
由于进行了每个POLY柱子的沉积，因此需要将多余的沉积物去除，在本发明实施例中利用干法刻蚀机台，进行POLY层回刻，将多余沉积物去除，去除沉积物后的每个POLY柱子与Trench的结构的示意图如图8所示。由于此时已完成了POLY层的制作，保留的厚氧化层可以去除，因此将保留的厚氧化层去除，去除厚氧化层后的每个POLY柱子与Trench的结构的示意图如图9所示。
在本发明实施例中，当制作完成POLY层后，即可进行BODY层的制作。在进行BODY层的制作时，采用离子注入机，控制离子注入机的注入角度，使离子注入机将注入的第一类型的离子垂直角度的注入到BODY层。在BODY层注入的第一类型的离子可以为N型的杂质离子，也可以是P型的杂质离子，可以根据需要进行灵活选择。当在BODY层中注入第一类型的离子后，需要在炉管中进行BODY驱入，进行BODY层驱入后的Trench DMOS的结构示意图如图10所示。
在本发明实施例中进行SRC层制作时，由于要保证注入第二类型的离子后的SRC层与BODY层存在阻挡区域，即存在SRC层的第二类型的离子不能注入到BODY层的区域。因此，在本发明实施例中，根据沉积后的每个POLY柱子的高度、以及两个相邻的POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使离子注入机注入的第二类型的离子与竖直方向成一定夹角注入到SRC层，如图11所示，由于每个POLY柱子的高度较高，向SRC层注入的第二类型的离子与竖直方向成一定的夹角，并且两个相邻的POLY柱子具有一定的间距，因此存在SRC层的第二类型的离子不能注入到BODY层的区域。
将注入第二类型的离子后的SRC层在炉管中进行SRC层驱入，从而完成Trench DMOS的制造。其中SRC层注入的第二类型的离子可以为N型的杂质离子，也可以是P型的杂质离子，SRC层注入的第二类型的离子需要与BODY层注入的离子匹配，当BODY层注入N型的杂质离子时，SRC层注入P型的杂质离子，当BODY层注入P型的杂质离子时，SRC层注入N型的杂质离子。
由于在本发明实施例中，由于沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，在SRC层注入离子时，第二类型的离子呈一定的角度注入，并且两个相邻的POLY柱子存在一定的间距，因此无论在什么位置以该角度注入时，在该BODY层的表面都会存在盲区，即都存在无法注入SRC层的第二类型的离子的区域，从而节省了在BODY层上，为形成SRC的部分注入，而进行的SRC层光刻工序，因此提高了Trench DMOS的制造效率，同时因为光刻的成本较高，在这里由于无需进行光刻，也有效的节省了Trench DMOS的制造成本。
在本发明实施中，离子注入机可以根据每个POLY柱子的高度，以及两个相邻的POLY柱子的间距，调整离子注入的角度，如图12所示，两个相邻的POLY柱子的最短间距为2a，每个POLY柱子较Trench的水平面高h，在这种情况下，离子注入机的注入的第二类型的离子的角度可以与竖直方向成一定角度，例如该角度可以为30度。
当两个相邻的POLY柱子的间距较大时，则在该两个相邻的POLY柱子之间做CONT处理会较容易，当然随着两个相邻的POLY柱子的间距的增加，则需要POLY柱子凸出trench水平面的高度也越大，但是POLY柱子的高度越高，其制作的难度会加大，并且进行硼磷硅剥离(BPSG)淀积及CONT刻蚀的难度也会增加，因此需要合理的选择两个相邻的POLY柱子的间距。
例如将两个相邻的POLY柱子的间距为0.8um，当离子注入机向SRC层注入离子的角度与竖直方向为30度夹角时，则根据两个相邻的POLY柱子的间距、注入离子的角度与POLY柱子高出trench水平面的高度的关系，可知该POLY柱子高出trench水平面的高度为0.69um。在本发明实施例进行SRC层离子注入时，调整离子注入机的注入角度，使离子与竖直方向成30度角注入SRC层，当两个相邻的POLY柱子的间距为2a时，POLY柱子较Trench的水平面的高h为
当然选择其他的角度可以实现在BODY层阻挡SRC层离子注入的目的，在具体进行注入时，可以根据本发明实施例提供的方法实现。
本发明实施例提供了一种Trench DMOS的制作方法，该方法包括：在栅氧化层处理后的Trench中沉积POLY层，使沉积的每个POLY柱子的高度较Trench的水平面高，根据每个POLY层的高度，以及相邻的两个POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层得到Trench DMOS。本发明实施例中在进行SRC层注入时调整离子注入机的角度，使第二类型的离子以一定的角度注入SRC层，由于具有一定的角度注入，因此实现了在BODY层部分阻挡SRC层离子注入的目的，从而省去了做SRC层光刻的工序，从而缩短了Trench DMOS的制造周期，并提高了生产效率，降低了Trench DMOS的制造成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种沟槽型双扩散氧化物半导体场效应管的制作方法，所述沟槽型双扩散氧化物半导体场效应管包括多晶硅POLY层、体区BODY层和源极SRC层，沟槽Trench，所述多晶硅POLY层填充所述沟槽Trench，其特征在于，所述方法包括：
在栅氧化层处理后的沟槽Trench中沉积多晶硅POLY层，再通过多晶硅回刻，厚氧化层去除，形成多个多晶硅POLY柱子，使沉积的每个多晶硅POLY柱子的高度较沟槽Trench的水平面高；
在体区BODY层中注入第一类型的离子；
根据每个多晶硅POLY柱子的高度，以及相邻的两个多晶硅POLY柱子的间距，调整离子注入机的注入角度，使第二类型的离子以一定的角度注入源极SRC层得到沟槽型双扩散氧化物半导体场效应管Trench DMOS。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅氧化层处理之前所述方法还包括：
在硅片上生长厚氧化层，其中所述厚氧化层的厚度根据沟槽Trench的高度确定；
在生长后的厚氧化层上进行槽光刻、刻蚀，得到沟槽Trench。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在对所述沟槽Trench刻蚀时，在所述沟槽Trench上保留部分厚氧化层，且保留的厚氧化层的高度与沟槽Trench的水平面高度的和不小于每个多晶硅POLY柱子刻蚀后剩余的多晶硅POLY柱子的高度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述体区BODY层中注入的第一类型的离子包括：
N型杂质离子或P型杂质离子。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述体区BODY层中注入N型杂质离子时，源极SRC层注入的第二类型的离子为P型杂质离子，当所述多晶硅BODY层中注入P型杂质离子时，源极SRC层注入的第二类型的离子为N型杂质离子。
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