[发明专利]一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构和制备方法

权利要求书

1.一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构，其特征在于，包括依次堆叠的衬底（4）、缓变外延层（5）、层间介质层（12）和金属层（13）；

所述缓变外延层（5）的表面上依次设置有P+体掺杂区（6）和N+源掺杂区（11），缓变外延层（5）上设置栅极沟槽；所述栅极沟槽内部从下至上依次层叠有第一栅氧（7）、浮空多晶栅（8）、第二栅氧（9）和控制多晶栅（10）形成双层屏蔽栅极结构；

所述层间介质层（12）上设置有源极浅沟槽，所述源极浅沟槽对称分布在栅极沟槽的两侧，源极浅沟槽依次穿过层间介质层（12）、N+源掺杂区（11）和P+体掺杂区（6），所述源极浅沟槽的深度不超过栅极沟槽中控制多晶栅（10）的纵向多晶厚度；源极浅沟槽内通过离子注入形成P+深源掺杂区（14），P+深源掺杂区（14）与P+体掺杂区（6）相连接；金属层（13）设置在层间介质层（12）上，并填充源极浅沟槽；

所述栅极沟槽深度不小于1.5μm；第一栅氧（7）的厚度不小于100nm；浮空多晶栅（8）的厚度不超过栅极沟槽深度的50%；第二栅氧（9）的厚度不小于100nm；控制多晶栅（10）的厚度不超过栅极沟槽深度的40%。

2.一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构的制备方法，其特征在于，包括以下过程，

步骤1，在衬底（4）上依次进行三次外延层的生长形成缓变外延层（5）；

步骤2，在缓变外延层（5）上通过离子注入形成P+体掺杂区（6）；

步骤3，在含有P+体掺杂区（6）的缓变外延层（5）上通过刻蚀工艺形成栅极沟槽；通过极紫外曝光工艺定义栅极沟槽图形，采用TEOS氧化膜作为刻蚀掩蔽层，通过刻蚀形成栅极沟槽，并通过100KeV磷离子注入增强沟槽隔离，离子注入剂量不低于1.0×10¹²cm^-2；

步骤4，在栅极沟槽内依次生长第一栅氧（7）、浮空多晶栅（8）、第二栅氧（9）和控制多晶栅10形成双层屏蔽栅极结构；在栅极沟槽内通过最高温度不低于850℃的氧化和温度900℃的HTO生长第一栅氧（7），然后淀积磷掺杂多晶，并通过等离子刻蚀去除表面和沟槽内多余多晶，形成浮空多晶栅（8），再进行PWL硼离子注入，通过最高温度不低于850℃的氧化和温度900℃的HTO生长第二栅氧（9），淀积磷掺杂多晶形成控制多晶栅（10）；

步骤5，在双层屏蔽栅极结构上通过离子注入形成N+源掺杂区（11）；

步骤6，在N+源掺杂区（11）上通过高密度等离子化学气相淀积形成层间介质层（12）；

步骤7，在层间介质层（12）上通过刻蚀形成源极浅沟槽，源极浅沟槽深度不超过栅极沟槽内控制多晶栅（10）的纵向深度，再通过离子注入形成P+深源掺杂区（14）， P+深源掺杂区（14）与P+体掺杂区（6）相连接；

步骤8，在源极浅沟槽上淀积金属层（13），形成双沟槽的抗辐射加固单元结构；

依据单粒子栅穿的临界电场借由半导体器件工艺仿真获得缓变外延层结构的掺杂浓度和外延厚度参数，使辐射过程中外延结构的最大电压降小于单粒子栅击穿临界电压，实现抗单粒子栅穿加固。

3.根据权利要求2所述的一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构的制备方法，其特征在于，步骤2中，在缓变外延层（5）通过不低于200KeV能量的硼离子注入形成P+体掺杂区（6），注入剂量不超过1.5×10¹³cm^-2。

4.根据权利要求2所述的一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构的制备方法，其特征在于，步骤5，通过120KeV砷离子注入形成N+源掺杂区（11），N+源掺杂区（11）深度不超过0.2μm。

5.根据权利要求2所述的一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构的制备方法，其特征在于，步骤6中，通过高密度等离子化学气相淀积USG和BPSG形成层间介质层（12），在层间介质层（12）上采用LTO工艺依次淀积氮化硅膜（1）和氧化硅膜（2）做为源极浅沟槽刻蚀的掩蔽层。

6.根据权利要求2所述的一种星用抗辐射沟槽型MOS管的加固结构的制备方法，其特征在于，步骤7，通过DUV曝光定义器件有源区源极浅沟槽和走线栅极孔的图形，通过等离子刻蚀形成源极浅沟槽，源极浅沟槽深度不超过P+体掺杂区（6）的深度；随后分别由能量不低于150KeV的硼离子和能量不超过50KeV的BF₂离子注入形成P+深源掺杂区（14），P+深源掺杂区（14）与P+体掺杂区（6）相连接。