[发明专利]具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构和制作工艺

说明书

本发明涉及一种MOS结构及其制造方法，具体是一种具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构和制作工艺，属于半导体器件的制造技术领域。所述具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构包括：半导体基板，所述半导体基板包括N型重掺杂衬底以及位于所述N型重掺杂衬底上的N型外延层，在所述N型外延层中形成沟槽，所述沟槽从第一主面向第二主面延伸；所述沟槽中设有栅极导电多晶硅和位于所述栅极导电多晶硅两侧的栅氧化层，所述沟槽下设有厚底氧化层，所述厚底氧化层周面光滑。具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构和制作工艺能够进一步地优化电场并提高器件的耐压性能。

技术领域

本发明涉及一种MOS结构及其制造方法，具体是一种具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构和制作工艺，属于半导体器件的制造技术领域。

背景技术

金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，是一种可以广泛应用在模拟电路和数字电路上的场效应晶体管。

由于沟槽栅MOS结构的沟槽底部氧化层较薄，从而具有较高的栅漏电容Cgd，会降低器件开关速度增加损耗，因此现有技术通常采用增厚沟槽栅MOS结构的沟槽底部氧化层，以提升击穿电压并降低栅极漏电容，然而此种技术在沟槽底部淀积厚氧化层需采用高密度等离子体（HDPCVD）淀积及深槽氧化层刻蚀，工艺复杂且成本较高，另一方面沟槽底所沉积的厚氧化层，底部仍然不够圆滑虽然可以一定程度上降低沟槽底部的电场集中问题但不够优化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构和制作工艺。

根据本发明提供的技术方案，作为本发明的第一方面，提供一种具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构，所述具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构包括：半导体基板，所述半导体基板包括N型重掺杂衬底以及位于所述N型重掺杂衬底上的N型外延层，所述N型外延层的上表面为所述半导体基板的第一主面，N型重掺杂衬底的下表面为所述半导体基板的第二主面；

在所述N型外延层中形成沟槽，所述沟槽从第一主面向第二主面延伸；所述沟槽中设有栅极导电多晶硅和位于所述栅极导电多晶硅两侧的栅氧化层，所述沟槽下设有厚底氧化层，所述厚底氧化层周面光滑；

所述沟槽两侧的N型外延层中设有P型体区，所述P型体区上设有N型源极区，所述沟槽和N型源极区上设有绝缘介质层，所述绝缘介质层两侧设有源极接触孔，所述源极接触孔内填充有金属，所述绝缘介质层上设有源极金属层，所述源极金属层将两个源极接触孔中的金属连接。

进一步地，所述厚底氧化层的厚度为3000A~5000A。

进一步地，所述栅氧化层的厚度为500~1000A

作为本发明的第二方面，提供一种所述具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构的制作工艺，所述具有底部厚氧化层的沟槽栅MOS结构的制作工艺的具体步骤包括：

S1：提供N型重掺杂衬底，在所述N型重掺杂衬底上生长N型外延层，所述N型外延层的上表面为第一主面，下表面为第二主面；

S2：对第一主面进行刻蚀，在N型外延层内形成沟槽；

S3：采用热生长工艺在所述沟槽表面生长出氧化层，在所述氧化层的内表面淀积氮化硅层；

S4：去除沟槽底面上的氧化层和氮化硅层，保留位于沟槽侧面的氧化层和氮化硅层，所述位于沟槽侧面的氧化层和氮化硅层向下延伸至与所述沟槽的底面接触；

S5：对所述沟槽裸露的底面进行刻蚀，形成底槽

S6：采用热生长工艺在所述底槽中生长氧化层，形成表面圆滑的厚底氧化层；

S7：刻蚀去除沟槽侧壁上的氧化层和氮化硅层，并在沟槽侧壁上成长出栅氧化层；