CN112185816B - 一种高能效屏蔽栅沟槽mosfet及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子产品设计技术领域,具体涉及一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET及其制造方法,其技术要点在于:所述高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法:S1:选用N型衬底,并在衬底表面淀积刻蚀掩蔽层,再在刻蚀掩蔽层通过刻蚀形成深槽结构;S2:在沟槽底部注入Phosphor;S3:在沟槽内形成栅氧化层,并淀积Poly1,利用Poly1标记光刻、刻蚀形成需要的区域;S4:在衬底表面淀积氧化硅,并对平坦衬底表面;S5:在衬底表面通过刻蚀形成cell区;S6:在cell区表面淀积Poly2,Poly2回刻至硅表面;S7:在深槽形成P+区域;S8:在衬底表面形成N+区域。通过多次次不同注入能量和注入剂量的匹配形成第二层线性变掺杂浓度的外延层,以得到在高频下具有低导通电阻RDSON、大电流密度和高UIS能力的MOSFET。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品设计技术领域,具体涉及一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET及其制造方法。
背景技术
VDMOS器件由于其驱动功率低,开关速度快,大电流等特性,在航空、航天、核工业等极端环境下有着广泛的应用。长期以来,VDMOS器件漏源击穿电压与通态电阻之间的矛盾是一大研究难点。相比于平面MOSFET结构,由于槽栅MOSFET(UMOS)有效消除了JFET区,则有着更小的导通电阻,在中低压器件中应用较为广泛。
目前,已有许多优化器件漏源通态电阻的方法,如选择最合适的沟道宽度与深度,优化体区注入浓度或建构双外延层结构等。在高压平面VDMOS器件中,还有工艺上较复杂的超结结构能有效解决漏源击穿电压与通态电阻之间的矛盾。这些方法虽然在一定程度上优化了导通电阻,但是并不能完全解决上述技术问题。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中形成的缺陷,从而提供一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET及其制造方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,包含以下步骤:
S1:选用N型衬底,并在衬底表面淀积刻蚀掩蔽层,再在刻蚀掩蔽层通过刻蚀形成深槽结构;
S2:在沟槽底部注入Phosphor;
S3:在沟槽内形成栅氧化层,并淀积Poly1,利用Poly1标记光刻、刻蚀形成需要的区域;
S4:在衬底表面淀积一层氧化硅,并对衬底表面进行平坦化;
S5:在衬底表面通过刻蚀形成cell区;
S6:在cell区表面淀积Poly2,进行Poly2回刻至硅表面;
S7:在深槽形成P+区域;
S8:在衬底表面形成N+区域;
S9:在深槽表面淀积ILD层,并运用CONT Mask利用光刻、刻蚀工艺形成接触孔;
S10:再次淀积4um厚的METAL层金属,引出金属电极;
S11:然后进行背金工艺形成背面drain电极。
优选的,所述S1中淀积刻蚀掩蔽层的方法包括:先在衬底表面淀积氧化硅,然后再淀积Si3N4和TEOS的复合层。
优选的,所述S2中,Phosphor注入能量还可以在30-140Kev之间,其注入剂量可以为8E11-1E14之间,注入角度为0-30°。
优选的,所述S3中栅氧化层的形成包括:先通过热氧在沟槽内生长300Å-1000Å的SAC氧化层,并通过湿法刻蚀将氧化层去除,在通过热氧生长为500Å-1500Å的栅氧化层,所述S3中淀积的Poly1中掺杂有phosphor,且Poly1的电阻率在1Ω~20Ω之间。
优选的,所述S4中,淀积氧化硅的工艺为LPCVD,且S4中淀积后氧化硅的厚度在10000Å-20000Å之间。
优选的,所述S5中使用IPO标记通过光刻、刻蚀形成cell区,且IPO的厚度在1000Å-5000Å之间。
优选的,所述S6中淀积在cell区表面的Poly2中掺杂有phosphor,且Poly2的电阻率在1Ω~20Ω之间。
优选的,所述S7中,通过在深槽中注入硼,并高温扩散以形成P+区域。
优选的,所述S9中ILD层为淀积在Poly2外侧的NSG+BPSG的结合。
本发明另外一个目的在于提供一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET,使用上述所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法制备得到。
本发明技术方案,具有如下优点:
采用N型衬底,并通过多次不同注入能量和注入剂量的匹配形成第二层线性变掺杂浓度的外延层,以得到在高频下具有低导通电阻RDSON(导通电阻)、大电流密度和高UIS能力的MOSFET。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种实施方式的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的截面示意图;
图2为本发明的一种实施方式的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的另一角度的截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
文中部分词语的定义:
TEOS:正硅酸乙酯
TrenchMask:沟槽掩膜版
Phosphor:磷
Poly1:多晶1
Poly2:多晶2
LPCVD:低压力化学气相沉积法
CMP工艺:化学机械抛光
ILD:层间介质隔离
NSG:硅化玻璃
BPSG:硼磷硅玻璃
Drain:漏极
RDSON:导通电阻
一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,请参阅图1和图2,包含以下步骤,
S1:选用N型衬底,并在衬底表面淀积刻蚀掩蔽层,再在刻蚀掩蔽层通过刻蚀形成深槽结构。
在一实施方式中,淀积刻蚀掩蔽层的方法包括:先在衬底表面淀积氧化硅,然后再淀积Si3N4和TEOS的复合层。具体的,淀积氧化硅的厚度为200Å-1000Å。
在一实施方式中,形成深槽结构的步骤包括:先运用TrenchMask通过光刻、刻蚀所需要的区域,运用干法刻蚀工艺进行深沟槽刻蚀窗口,再次进行Si刻蚀,从而形成深槽结构。
S2:在沟槽底部注入Phosphor。
在一实施方式中,Phosphor注入的能量为30Kev,注入剂量为8E11,注入角度为0°。在其他实施方式中,Phosphor注入能量还可以在30-140Kev之间,其注入剂量可以为8E11-1E14之间,注入角度为0-30°。
S3:在沟槽内形成栅氧化层,并淀积Poly1,利用Poly1标记光刻、刻蚀形成需要的区域。
具体的,在一实施方式中,先通过热氧在沟槽内生长300Å-1000Å的SAC氧化层,并通过湿法刻蚀将氧化层去除,在通过热氧生长为500Å-1500Å的栅氧化层;
然后在栅氧化层上淀积Poly1,在一实施方式中,淀积的Poly1中掺杂有phosphor,且Poly1的电阻率在1Ω~20Ω之间。
S4:在衬底表面淀积一层氧化硅,并对衬底表面进行平坦化。
在一实施方式中,淀积氧化硅的工艺为LPCVD,并且这里,氧化硅的厚度在10000Å-20000Å之间。在一实施方式中,对衬底表面平坦化的工艺为CMP工艺。
S5:在衬底表面通过刻蚀形成cell区。
在一实施方式中,使用IPO标记通过光刻、刻蚀形成cell区IPO的厚度在1000Å-5000Å之间。
S6:在cell区表面淀积Poly2,进行Poly2回刻至硅表面。
在一实施方式中,淀积在cell区表面的Poly2中掺杂有phosphor,且Poly2的电阻率在1Ω~20Ω之间。
S7:在深槽形成P+区域。
具体的,在一实施方式中,在深槽中注入硼,并通过高温扩散以形成P+区域。这里,扩散温度范围为900℃~1200℃范围,时间在30min~120min之内。
S8:在衬底表面形成N+区域。
具体的,在一实施方式中,利用N+光刻版通过光刻、刻蚀形成所需要的区域,并注入Phosphor离子,从而形成N+区域。
S9:在深槽表面淀积ILD层,并运用CONT Mask利用光刻、刻蚀工艺形成接触孔。
具体的,ILD层为淀积在Poly2外侧的NSG+BPSG的结合,两者的厚度大于1.2μm。
S10:再次淀积4um厚的METAL层金属,引出金属电极。
S11:然后进行背金工艺形成背面drain电极。
本申请的另外一个目的在于提供一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET,请参阅图1和图2,本实施方式中的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET使用上述制造方法进行制造。
本申请所提供的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其通过选用N型衬底,再通过不同注入能量和注入剂量的匹配形成第二层线性变掺杂浓度的外延层,从而使得制造得出的MOSFET在高频下具有低导通电阻RDSON、大电流密度和高UIS能力。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:包含以下步骤:
S1:选用N型衬底,并在衬底表面淀积刻蚀掩蔽层,再在刻蚀掩蔽层通过刻蚀形成深槽结构,所述淀积刻蚀掩蔽层的方法包括:先在衬底表面淀积氧化硅,然后再淀积Si3N4和TEOS的复合层;
S2:在沟槽底部注入Phosphor,Phosphor注入能量在30-140Kev之间,其注入剂量为8E11-1E14之间,注入角度为0-30°;
S3:在沟槽内形成栅氧化层,并淀积Poly1,利用Poly1标记光刻、刻蚀形成需要的区域;
S4:在衬底表面淀积一层氧化硅,并对衬底表面进行平坦化;
S5:在衬底表面通过刻蚀形成cell区;
S6:在cell区表面淀积Poly2,进行Poly2回刻至硅表面;
S7:在深槽形成P+区域;
S8:在衬底表面形成N+区域;
S9:在深槽表面淀积ILD层,并运用CONT Mask利用光刻、刻蚀工艺形成接触孔;
S10:再次淀积4um厚的METAL层金属,引出金属电极;
S11:然后进行背金工艺形成背面drain电极。
2.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S3中栅氧化层的形成包括:先通过热氧在沟槽内生长300Å-1000Å的SAC氧化层,并通过湿法刻蚀将氧化层去除,在通过热氧生长为500Å-1500Å的栅氧化层,所述S3中淀积的Poly1中掺杂有phosphor,且Poly1的电阻率在1Ω~20Ω之间。
3.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S4中,淀积氧化硅的工艺为LPCVD,且S4中淀积后氧化硅的厚度在10000Å-20000Å之间。
4.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S5中使用IPO标记通过光刻、刻蚀形成cell区,且IPO的厚度在1000Å-5000Å之间。
5.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S6中淀积在cell区表面的Poly2中掺杂有phosphor,且Poly2的电阻率在1Ω~20Ω之间。
6.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S7中,通过在深槽中注入硼,并高温扩散以形成P+区域。
7.根据权利要求1所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法,其特征在于:所述S9中ILD层为淀积在Poly2外侧的NSG+BPSG的结合。
8.一种高能效屏蔽栅沟槽MOSFET,其特征在于:使用权利要求1-7任一所述的高能效屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法制备得到。
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