CN113611611A - 一种带esd结构的沟槽mosfet器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,属于MOSFET器件领域。提供衬底,在其表面依次形成外延层和氧化层;清洗外延层表面多余的氧化层,沉积遮蔽氧化层;在外延层表面刻蚀形成沟槽;去掉遮蔽氧化层;在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层;在沟槽内形成多晶硅栅极;在外延层内部顶面形成P型体区,在P型体区内部顶面形成P+有源区和N+有源区;在外延层顶面沉积介质层,在介质层自顶向下选择性刻蚀至外延层表面,形成孔接触区;在介质层表面沉积金属,选择性刻蚀金属,形成源极金属。本发明通过沟槽MOS的自身结构设计寄生的ESD结构,不增加光刻层次,有利于降低晶圆成本;ESD利用单晶硅内部结构形成,降低了ESD静态反偏漏电,有利于工艺平坦化。
Description
技术领域
本发明涉及MOSFET器件技术领域,特别涉及一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法。
背景技术
目前现有的带ESD的沟槽MOS器件如图1所示,包括N+型衬底1、N-型外延层2、P型体区3(pbody)、P+有源区4、N+有源区5、栅氧化层6、多晶硅层栅极7(poly gate)、介质层8、源极金属9、多晶硅ESD层10。普通带ESD的沟槽MOS需要额外一张光刻,用于形成ESD多晶硅层10。多晶硅层的ESD静态反偏漏电比单晶硅的反偏漏电大,同时多晶硅层的高度对工艺平坦化不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,以解决现有多晶硅层的ESD静态反偏漏电比单晶硅的反偏漏电大,同时多晶硅层的高度对工艺平坦化不利的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,包括:
提供衬底,在衬底表面形成外延层,在外延层表面形成氧化层;
清洗外延层表面多余的氧化层,再沉积遮蔽氧化层;
在外延层表面刻蚀形成沟槽;去掉遮蔽氧化层;
在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层;在沟槽内形成多晶硅栅极;
在外延层内部顶面形成P型体区,在P型体区内部顶面形成P+有源区和N+有源区;
在外延层外部顶面沉积介质层,并在介质层自顶向下选择性刻蚀至外延层表面,形成孔接触区;
在介质层表面沉积金属,选择性刻蚀金属,形成源极金属。
可选的,在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层之前,该制造方法还包括:
清洗外延层表面,生长200Å的牺牲氧化层,去掉外延层表面以及沟槽表面的杂质。
可选的,所述栅极氧化层的厚度根据阈值电压需求做相应匹配。
可选的,通过如下方法在外延层内部顶面形成P型体区:在形成沟槽的N-型外延层2自顶向下注入P型掺杂,并推阱退火,形成P型体区。
可选的,所述多晶硅栅极和所述源极金属之间有介质层隔离。
可选的,所述遮蔽氧化层的厚度为3000Å。
在本发明提供的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法中,提供衬底,在其表面依次形成外延层和氧化层;清洗外延层表面多余的氧化层,再沉积遮蔽氧化层;在外延层表面刻蚀形成沟槽;去掉遮蔽氧化层;在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层;在沟槽内形成多晶硅栅极;在外延层内部顶面形成P型体区,在P型体区内部顶面形成P+有源区和N+有源区;在外延层外部顶面沉积介质层,并在介质层自顶向下选择性刻蚀至外延层表面,形成孔接触区;在介质层表面沉积金属,选择性刻蚀金属,形成源极金属。本发明通过沟槽MOS的自身结构设计寄生的ESD结构,不增加光刻层次,有利于降低晶圆成本;ESD利用单晶硅内部结构形成,降低了ESD静态反偏漏电,有利于工艺平坦化。
附图说明
图1是目前现有的带ESD的沟槽MOS器件结构示意图;
图2是在N+型衬底表面形成N-型外延层和氧化层示意图;
图3是清洗N-型外延层表面多余的氧化层的示意图;
图4是在N-型外延层表面沉积遮蔽氧化层的示意图;
图5是在N-型外延层表面刻蚀形成沟槽并去掉遮蔽氧化层的示意图;
图6是在N-型外延层表面以及沟槽内部生长栅极氧化层的示意图;
图7是在沟槽内形成多晶硅栅极的示意图;
图8是在N-型外延层的内部上表面形成P型体区的示意图;
图9是在P型体区顶部形成P+有源区和N+有源区的示意图;
图10是在N-型外延层表面沉积介质层的示意图;
图11是在介质层自顶向下选择性刻蚀形成孔接触区的示意图;
图12是在介质层表面沉积金属并选择性刻蚀形成源极金属的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,包括如下步骤:
提供N+型衬底1,在其表面形成N-型外延层2,并在N-型外延层2的表面生长厚度为500Å的氧化层,如图2所示;
如图3所示,清洗所述N-型外延层2表面多余的氧化层500Å;
如图4所示,在所述N-型外延层2表面沉积厚度为3000Å的遮蔽氧化层;
利用光罩形成沟槽图形,在所述N-型外延层2表面自顶向下刻蚀形成沟槽;去掉遮蔽氧化层,如图5所示;
清洗N-型外延层2表面,生长200Å的牺牲氧化层,去掉N-型外延层2表面以及沟槽表面的杂质;在N-型外延层2表面以及沟槽内部(包括底部和侧壁)生长栅极氧化层6,如图6所示;所述栅极氧化层6厚度根据阈值电压需求做相应匹配,比如500Å;
在沟槽内填充多晶硅,回刻多余的多晶硅,形成多晶硅栅极7(poly),如图7所示,所述多晶硅栅极7用于控制沟槽MOS器件的导通和关闭;
如图8所示,在形成沟槽的N-型外延层2内部上表面自顶向下注入P型掺杂,并推阱退火,形成P型体区3(Pbody),作为器件的沟道形成区;
如图9所示,在所述P型体区3(pbody)顶部形成P+有源区4,用于体引出;在P型体区3(pbody)顶部形成N+有源区5,用于源极引出,以及形成ESD结构;
在N-型外延层2表面沉积介质层8,如图10所示;
如图11所示,在介质层8自顶向下选择性刻蚀至硅表面,形成孔接触区;
在介质层8表面沉积金属,选择性刻蚀金属,形成源极金属9,最终形成如图12所示的带ESD结构的沟槽MOSFET器件。其中多晶硅栅极7和源极金属9之间有介质层8隔离。
本发明通过沟槽MOS的自身结构设计寄生的ESD结构,不增加光刻层次,有利于降低晶圆成本;ESD利用单晶硅内部结构形成,降低了ESD静态反偏漏电,有利于工艺平坦化。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
Claims (6)
1.一种带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,包括:
提供衬底,在衬底表面形成外延层,在外延层表面形成氧化层;
清洗外延层表面多余的氧化层,再沉积遮蔽氧化层;
在外延层表面刻蚀形成沟槽;去掉遮蔽氧化层;
在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层;在沟槽内形成多晶硅栅极;
在外延层内部顶面形成P型体区,在P型体区内部顶面形成P+有源区和N+有源区;
在外延层外部顶面沉积介质层,并在介质层自顶向下选择性刻蚀至外延层表面,形成孔接触区;
在介质层表面沉积金属,选择性刻蚀金属,形成源极金属。
2.如权利要求1所述的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,在外延层表面以及沟槽内生长栅极氧化层之前,该制造方法还包括:
清洗外延层表面,生长200Å的牺牲氧化层,去掉外延层表面以及沟槽表面的杂质。
3.如权利要求2所述的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,所述栅极氧化层的厚度根据阈值电压需求做相应匹配。
4.如权利要求1所述的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,通过如下方法在外延层内部顶面形成P型体区:在形成沟槽的N-型外延层2自顶向下注入P型掺杂,并推阱退火,形成P型体区。
5.如权利要求1所述的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,所述多晶硅栅极和所述源极金属之间有介质层隔离。
6.如权利要求1所述的带ESD结构的沟槽MOSFET器件的制造方法,其特征在于,所述遮蔽氧化层的厚度为3000Å。
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