一種深溝槽大功率mos器件及其製造方法
2023-05-24 10:51:31
專利名稱：一種深溝槽大功率mos器件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種大功率MOS器件以及大功率MOS器件的製造方法，尤其涉及一種深溝槽結構大功率MOS器件及其製造方法。
背景技術：
功率MOS器件相對於雙極器件具有更好的集成性，已經成為當今功率器件發展的主流。深溝槽型大功率MOS器件相對平面大功率MOS器件，其集成度更高，因而最大限度的滿足了大電流及低開關損耗的要求，使深溝槽型大功率MOS器件成為功率MOS器件的主流。
現在大多數的高性能大功率MOS器件都是採用深溝槽結構大功率MOS器件。這種大功率MOS器件在低功率損耗方面優勢顯著。
隨著功率MOS器件更多的應用到通訊設備中，對功率MOS器件頻率特性的要求也不斷提高。但其在頻率特性方面的不足也較明顯。
已有技術中常用的深溝槽結構大功率MOS器件結構如圖1所示。由於它應用了縱向MOS電晶體結構，它的MOS電晶體原胞尺寸相對平面結構的MOS電晶體原胞尺寸大大減小。所以在同樣的晶片面積內可集成更多的MOS電晶體原胞，因而大大減低了功率損耗。這是該結構的優勢。
已有技術深溝槽結構大功率MOS器件的電路示意圖如圖2所示。該深溝槽結構大功率MOS器件在柵極和漏極之間及柵極和源極之間有較大的寄生電容。寄生電容包括CGD(柵-漏電容gate to drain capacitance)和CGS(柵-源電容gate to source capacitance)。柵極和漏極之間的寄生電容CGD，因為深溝槽底部面積大，CGD相應也很大。這大大地降低了器件的頻率特性。
如圖4所示，已有技術中製造深溝槽大功率MOS器件的方法步驟如下第一步，成長場氧化層；第二步，去除氮化矽；第三步，去除二氧化矽；第四步，成長硬掩膜；第五步，溝槽光刻；第六步，溝槽主刻蝕；第七步，溝槽底部圓化刻蝕；第八步，去除硬掩膜；第九步，成長柵氧化層；第十步，成長多晶矽柵；第十一步，金屬層互連。
在上述已有技術中，深溝槽的形成需要經過兩部步刻蝕工藝。第六步溝槽主刻蝕使溝槽達到相應的深度，在溝槽主刻蝕之後溝槽的結構如圖6所示。溝槽主刻蝕後進行溝槽底部注入摻雜時，雖然理論上要求離子注入為0度注入，但現實工藝不可能絕對為0度，溝槽側壁有輕度摻雜。已有技術中第七步溝槽底部圓化刻蝕是各向同性刻蝕，各向同性刻蝕時正好會去掉溝槽側壁這部分被摻雜的矽，而只有溝槽底部留下雜質，這使溝槽底部變圓，溝槽側壁光滑。在進行上述步驟的溝槽底部圓化刻蝕之後深溝槽大功率MOS器件的結構圖如圖7所示，其中虛線為溝槽主刻蝕的溝槽的形狀。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種深溝槽大功率MOS器件，在不犧牲低功率損耗特性的前提下，具有較好的頻率特性。
本發明要解決的另一技術問題是提供一種製造上述深溝槽大功率MOS器件的方法。
為解決上述技術問題，本發明一種深溝槽大功率MOS器件，其深溝槽底部柵氧化層的厚度比溝槽上的柵氧化層厚。
為解決上述技術問題，本發明一種深溝槽大功率MOS器件的製造方法包括以下步驟第一步，成長場氧化層；第二步，去除氮化矽；第三步，去除二氧化矽；第四步，成長硬掩膜；第五步，溝槽光刻；第六步，溝槽主刻蝕；第七步，溝槽底部離子注入；第八步，溝槽底部圓化刻蝕；
第九步，去除硬掩膜；第十步，成長柵氧化層；第十一步，成長多晶矽柵；第十二步，金屬層互連。
本發明一種深溝槽大功率MOS器件，深溝槽底部柵氧化層比溝槽上的柵氧化層厚，有較好的頻率特性。
本發明一種製造上述深溝槽大功率MOS器件的方法，在深溝槽兩步刻蝕工藝中間加入一步溝槽底部離子注入，使得深溝槽底部摻雜，因而在柵氧化時氧化得更快更厚，從而減小柵極和漏極之間的寄生電容。可以在不犧牲低功率損耗特性的前提下，大幅度改善器件的頻率特性。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述圖1為已有的深溝槽大功率MOS器件結構圖；圖2為已有的深溝槽大功率MOS器件電路示意圖；圖3為本發明的深溝槽大功率MOS器件結構圖；圖4為已有的深溝槽大功率MOS器件的製作方法流程圖；圖5為本發明的大功率MOS器件的製作方法流程圖；圖6為已有技術中溝槽主刻蝕之後溝槽的結構圖；圖7為已有技術中溝槽底部圓化刻蝕後溝槽的結構圖。
具體實施例方式
本發明提出一種深溝槽大功率MOS器件以及一種製造上述深溝槽大功率MOS器件的方法，可適用於大功率MOS器件製造。
如圖3所示，本發明的一種深溝槽大功率MOS器件，其深溝槽底部柵氧化層的厚度比溝槽上的柵氧化層厚。圖3中EPI N指N型外緣層，BODY為電晶體襯底。本發明的大功率MOS器件的CGD由於柵氧化層厚度的增大而大大減小。
如圖5所示，本發明一種製造上述深溝槽大功率MOS器件的方法包括以下步驟第一步，成長場氧化層(locally oxidized silicon，簡稱)；第二步，去除氮化矽；第三步，去除二氧化矽；第四步，成長硬掩膜；第五步，溝槽光刻；第六步，溝槽主刻蝕；第七步，溝槽底部離子注入；第八步，溝槽底部圓化刻蝕；第九步，去除硬掩膜；第十步，成長柵氧化層；第十一步，成長多晶矽柵；第十二步，金屬層互連。其中第四步的硬掩膜成長可採用二氧化矽。
本發明一種深溝槽大功率MOS器件的深溝槽底部柵氧化層的厚度比溝槽上的柵氧化層厚，柵極和漏極之間的寄生電容較小，可以提高MOS器件的頻率特性。
本發明一種製造上述深溝槽大功率MOS器件的方法在溝槽主刻蝕和溝槽底部圓化刻蝕之間增加溝槽底部離子注入的步驟，使得深溝槽底部摻雜而在柵氧化時氧化得更快更厚，在不影響正常溝槽上柵氧層厚度的情況下，增厚深溝槽底部柵氧化層厚度從而減小柵極和漏極之間的寄生電容CGD來改善其頻率特性。
權利要求
1.一種深溝槽大功率MOS器件，其特徵在於，其深溝槽底部柵氧化層的厚度比溝槽上的柵氧化層厚。
2.一種製造權利要求1所述的深溝槽大功率MOS器件的方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步，成長場氧化層；第二步，去除氮化矽；第三步，去除二氧化矽；第四步，成長硬掩膜；第五步，溝槽光刻；第六步，溝槽主刻蝕；第七步，溝槽底部離子注入；第八步，溝槽底部圓化刻蝕；第九步，去除硬掩膜；第十步，成長柵氧化層；第十一步，成長多晶矽柵；第十二步，金屬層互連。
全文摘要
本發明公開了一種大功率MOS器件以及一種製造大功率MOS器件的方法。該方法包括以下步驟成長場氧化層；去除氮化矽；去除二氧化矽；成長硬掩膜；溝槽光刻；溝槽主刻蝕；溝槽底部離子注入；溝槽底部圓化刻蝕；去除硬掩膜；成長柵氧化層；成長多晶矽柵；金屬層互連。利用本發明製造的大功率MOS器件深溝槽底部柵氧化層的厚度比溝槽上的柵氧化層厚，其柵極和漏極之間的寄生電容CGD較小，有較好的頻率特性。本發明可應用於MOS器件製造技術。
文檔編號H01L21/02GK1877856SQ20051002654
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月8日 優先權日2005年6月8日
發明者李建文, 陳志偉 申請人:上海華虹Nec電子有限公司