[发明专利]一种超结MOS器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种超结MOS器件及其制造方法。

背景技术

超结(Superjunction)MOS又称为CoolMOSD，其通过设置一个深入外延层的P区(即P外延)，在大大提高器件击穿电压的同时，对导通电阻基本上不产生影响。

图1至图4示出了一种现有的超结MOS器件的制造方法。首先，如图1所示，在N型硅衬底1的N型外延层2上形成初始氧化层3，经光刻和刻蚀，在N型外延层2内部形成深沟槽；随后在N型硅衬底1上形成P型外延层4，其对深沟槽形成填充，经驱入后，在N型外延层2内部形成P型扩散层5；其次，如图2所示，通过回刻或研磨去除深沟槽外部的P型外延层4，并去除初始氧化层3；接着，如图3所示，在N型硅衬底1表面形成氧化层6，经光刻和刻蚀后形成浅沟槽，随后依次制作多晶硅栅极(包括栅氧化层7和多晶硅层8)、体区9和源区10，并形成介质层11、正面金属层12和背面金属层13，所制成的超结MOS的结构如图4所示。

现有的超结MOS器件的制造方法通常需要对深沟槽外部的P型外延层4进行回刻或研磨，然而该操作会对器件产生不利影响。

发明内容

本发明提供一种超结MOS器件及其制造方法，其无需对深沟槽外部的P型外延层进行回刻或研磨，因此能够较好地保证超结MOS器件的质量。

本发明提供的一种超结MOS器件的制造方法，包括如下顺序进行的步骤：

在N型硅衬底的N型外延层内部形成深沟槽；

在形成有所述深沟槽的N型硅衬底上形成P型外延层，经驱入，在所述N型外延层内部形成P型扩散层；

在所述P型外延层内部形成浅沟槽，并使所述浅沟槽深入至所述N型外延层内部；

在形成有所述浅沟槽的N型硅衬底表面形成栅氧化层，并在所述浅沟槽内部的栅氧化层上填充多晶硅；

在填充有所述多晶硅的N型硅衬底的P型外延层内部形成源区；

在形成有所述源区的N型硅衬底表面依次形成介质层和金属层。

本发明的超结MOS器件的制造方法对现有工艺进行改进和优化，其无需对深沟槽外部的P型外延层进行回刻或研磨，而是在直接在P型外延层中刻蚀出浅沟槽，不仅可以避免因回刻或研磨P型外延层所带来的不利影响，还能够省去P-体区的制作步骤。

进一步地，所述在N型硅衬底的N型外延层内部形成深沟槽，具体包括如下步骤：

在N型硅衬底的N型外延层表面形成初始氧化层，所述初始氧化层的生长温度为900～1100℃，厚度为0.2～0.8um；

对所述初始氧化层进行光刻和刻蚀，在所述初始氧化层上形成深沟槽图形；

利用所述具有深沟槽图形的初始氧化层作为掩膜对所述N型硅衬底进行刻蚀，在所述N型外延层内部形成深度为30～60um、宽度为2～8um的深沟槽，随后去除所述初始氧化层。

进一步地，所述驱入的温度为900～1200℃，时间为20～300分钟。

进一步地，所述在形成有所述P型扩散层的N型硅衬底上形成浅沟槽，并使所述浅沟槽深入至所述N型外延层内部，具体包括如下步骤：

在形成有所述P型扩散层的N型硅衬底上形成氧化层，所述氧化层的生长温度为900～1200℃，厚度为0.2～0.8um；

对所述氧化层进行光刻和刻蚀，在所述氧化层上形成浅沟槽图形；

以所述具有浅沟槽图形的氧化层作为掩膜对所述N型硅衬底进行刻蚀，在所述P型外延层内部形成浅沟槽，并使所述浅沟槽深入至所述N型外延层内部，随后去除所述氧化层。

进一步地，所述栅氧化层的生长温度为800～1100℃，厚度为0.02～0.2um。

进一步地，所述在所述浅沟槽内部的栅氧化层上填充多晶硅，具体包括如下步骤：

在形成有所述栅氧化层的N型硅衬底表面形成多晶硅层，所述多晶硅层的生长温度为500～800℃，厚度为0.2～1.5um；

刻蚀所述浅沟槽外部的多晶硅层。

进一步地，所述在所述填充有多晶硅的N型硅衬底的P型外延层内部形成源区，具体包括如下步骤：

对填充有多晶硅的N型硅衬底进行光刻和刻蚀，形成具有源区图形的光刻胶层；

向形成有所述光刻胶层的N型硅衬底注入N型离子，在所述P型外延层内部形成源区，其中N型离子的能量为50～150KeV，剂量为10¹⁵～10¹⁶/cm²，随后去除所述光刻胶层。