一種溝槽金屬－氧化物半導體及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種溝槽金屬－氧化物半導體,包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層。本發明專利技術的優點是：溝槽的形成只通過一步刻蝕完成，只刻蝕一次外延層，光刻時通過調節光源能量，采用光刻膠半曝光的方法在溝槽內生成厚度不同的氧化層，簡化了傳統制備方法中采用復合阻擋層然后通過兩次刻蝕形成溝槽的方法，簡化了工藝步驟，提高了制備效率。

Trench metal oxide semiconductor and preparation method thereof

The invention discloses a groove metal oxide semiconductor, including: gate trench, bottom and side wall of the gate trench on the lake is provided with a gate oxide layer, a gate oxide layer and a gate oxide layer and the bottom part of the gate trench wall under the same thickness and thickness on the top of the gate trench. The invention has the advantages that the trench formation done only through a step etching, etching only one epitaxial layer, lithography by adjusting the light energy, using the method of photoresist exposure generated half oxide thickness in different groove, simplified the traditional preparation method of the composite barrier layer and then forming a trench methods the two etching process is greatly simplified, improve the preparation efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種溝槽金屬－氧化物半導體及其制備方法
本專利技術涉及一種半導體，更確切地說是一種溝槽金屬－氧化物半導體。
技術介紹
隨著功率MOS器件工藝和設計的不斷成熟，國內外功率MOS器件的競爭也越來越激烈，降低器件的成本、提高器件的性能及可靠性也越來越迫切。在不影響器件性能的前提下，減少器件制造工藝中的光刻次數是降低器件成本的一個重要手段；而在不提升器件成品的前提下,提升器件的性能，又是一個提升產品競爭力的重要手段。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種溝槽金屬－氧化物半導體，其可以在不提升器件成品的前提下,提升器件的性能。本專利技術采用以下技術方案：一種溝槽金屬－氧化物半導體，包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層。還包括多晶硅層，且多晶硅層將柵極溝槽淀設滿。所述柵極溝槽設于N-型外延層內，N-型外延層的一側淀設有N型基片。還包括：源極溝槽，源極溝槽設于N-型外延層內；源極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，源極溝槽通過多晶硅淀設滿，且源極溝槽與相鄰柵極溝槽之間的N-型外延層的上方淀設有與源極溝槽的底部同等厚度的柵氧化物層。N-型外延層的頂部源極溝槽及柵極溝槽之間通過雜質注入形成溝道注入層，溝道注入層內部設有通過源區注入及雜質激活形成的源區注入層。柵極溝槽兩側設有接觸孔，源極溝槽內部的多晶硅層內設有接觸孔，接觸孔的底部設于溝道注入層且穿過源區注入層，接觸孔內淀積第一金屬，且第一金屬上方淀設第二金屬，第二金屬層與柵氧化物層之間淀設有介質層。一種制備溝槽金屬－氧化物半導體的制備方法,包括以下步驟：溝槽上生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設于溝槽的槽底及槽壁；淀積光刻膠，將溝槽內填充滿；光刻膠進行半曝光，通過調節曝光能量，使溝槽內底部的光刻膠保留；氧化層刻蝕，溝槽內光刻膠上方的氧化層被去除，溝槽底部的氧化層保留；除光刻膠，并生長氧化層，在溝槽上方及溝槽之間內再生長一層更薄的柵氧化層。還包括以下步驟：淀積多晶硅，對溝槽內部及柵氧化層外側淀設多晶硅，并將溝槽內部淀設滿，并對多晶硅進行重摻雜，降低電阻率；刻蝕掉多余的多晶硅，使多晶硅表面與源區表面相平，但溝槽內的多晶硅保留，形成MOSFET的柵極。還包括以下步驟：溝道注入區光刻、注入，并進行退火，得到溝道區雜質分布，形成注入溝道區；進行源區光刻、注入，并進行退火，激活雜質,形成注入源區；淀積介質層，介質層淀設在柵氧化層的外側；去除介質層，進行接觸孔光刻，并進行接觸孔注入，淀積一層金屬填充源極接觸孔和柵極接觸孔，并去除表面多余金屬，形成源極和柵極。還包括以下步驟：淀積第二層金屬并進行光刻、刻蝕，形成MOSFET引出電極；淀積鈍化層，進行光刻、刻蝕，將第二層金屬表面的鈍化層去除，留出封裝打線接觸的引出孔。本專利技術的優點是：底部厚柵氧的結構為器件提供了更高的擊穿電壓，溝槽上半部分薄柵氧保證了器件較低的開啟電壓。當調整到與傳統結構達相同的擊穿電壓時，可以采用電阻率更小的外延層，這樣又有效的降低了器件的導通電阻，達到了提升器件性能的目的。附圖說明下面結合實施例和附圖對本專利技術進行詳細說明，其中：圖1是本專利技術的結構示意圖。圖2至圖18是本專利技術的制備方法的中間體的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖進一步闡述本專利技術的具體實施方式：如圖1所示，一種溝槽金屬－氧化物半導體,包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層30的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層50，柵極溝槽之間淀設有與溝槽頂部相同厚度的柵氧化物層50。本專利技術的結構與傳統MOSFET器件的結構相比，底部厚柵氧的結構為器件提供了更高的擊穿電壓，溝槽上半部分薄柵氧保證了器件較低的開啟電壓。當調整到與傳統結構達相同的擊穿電壓時，可以采用電阻率更小的外延層，這樣又有效的降低了器件的導通電阻，達到了提升器件性能的目的。本專利技術還包括多晶硅層60，且多晶硅層將柵極溝槽淀設滿。柵極溝槽設于N-型外延層內20，N-型外延層的一側淀設有N型基片10。本專利技術還包括源極溝槽，源極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層30，源極溝槽通過多晶硅淀設滿，且源極溝槽與相鄰柵極溝槽之間的N-型外延層的上方淀設有與源極溝槽的底部同等厚度的柵氧化物層。所述源極溝槽設于N-型外延層內。N-型外延層的頂部源極溝槽及柵極溝槽之間通過雜質注入形成溝道注入層70。溝道注入層內部設有通過源區注入及雜質激活形成的源區注入層。柵極溝槽兩側設有接觸孔，源極溝槽內部的多晶硅層內設有接觸孔，接觸孔的底部設于溝道注入層且穿過源區注入層，接觸孔內淀積第一金屬，且第一金屬上方淀設第二金屬。第二金屬層與柵氧化物層之間淀設有介質層。本專利技術底部厚柵氧，上面部分薄柵氧的溝槽結構僅通過一次刻蝕完成，降低了工藝復雜度，提高了制備效率。第一溝槽的形成只通過一步刻蝕完成，只刻蝕一次外延層，光刻時通過調節光源能量，采用光刻膠半曝光的方法在溝槽內生成厚度不同的氧化層，簡化了傳統制備方法中采用復合阻擋層然后通過兩次刻蝕形成溝槽的方法，簡化了工藝步驟，提高了制備效率。薄柵氧的厚度一般在150A～600A左右，這主要是根據不同產品對開啟電壓的需求來對柵氧厚度進行調節，上部薄柵氧就是為了控制低的開啟電壓。底部厚柵氧厚度范圍一般在600A～3000A，溝槽MOSFET在同一款外延的情況下，擊穿電壓隨著柵氧厚度的增加是呈現先上升后下降的趨勢，底部的厚柵氧作用的調節反向擊穿電壓。通過調節底部柵氧厚度來提高擊穿電壓，然后可以使用電阻率更低的外延配合調節后的底部柵氧，在與一般MOSFET達到相同電壓的情況下，因為使用更低外延電阻率的外延，能有效的降低導通電阻。一種溝槽金屬－氧化物半導體的制備方法，包括以下步驟：溝槽上生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設于溝槽的槽底及槽壁；淀積光刻膠，將溝槽內填充滿；光刻膠進行半曝光，通過調節曝光能量，使溝槽內底部的光刻膠保留；氧化層刻蝕，溝槽內光刻膠上方的氧化層被去除，溝槽底部的氧化層保留；除光刻膠，并生長氧化層，在溝槽上方及溝槽之間內再生長一層更薄的柵氧化層。本專利技術的制備方法可制備得到本專利技術的柵極溝槽，實現溝槽底部厚柵氧，表面薄柵氧的結構。本專利技術的制備方法中，溝槽設在N-型外延層內，且在溝槽上生長氧化層，生長一層較厚的氧化層，形成柵氧，該柵氧化層淀設于溝槽地槽底及槽壁及外延層上。淀積光刻膠，將溝槽內填充滿；有源區光刻，對光刻膠進行半曝光，通過調節曝光能量，使溝槽內光刻膠部分曝光；氧化層刻蝕，溝槽內上面部分以及有源區表面氧化層被去除，溝槽底部以及有源區外被光刻膠保護部分的氧化層保留；除光刻膠，將余下的光刻膠全都去除；生長氧化層，在刻蝕部分溝槽內再生長一層更薄的柵氧化層。本專利技術在生長第一層柵氧后，淀積光刻膠，通過調節控制曝光能量，使溝槽內光刻膠部分曝光，即溝槽上面部分光刻膠曝光，溝槽底部光刻膠未被曝光，刻蝕上面部分氧化層，去除光刻膠，最后生長一層薄的柵氧來實現溝槽底部厚柵氧，表面薄柵氧的結構。本專利技術還包括以下步驟：淀積多晶硅，對溝槽內部及柵氧化層外側淀設多晶硅，并將溝槽內部淀設滿，并對多晶硅進行重摻雜，降低電阻率；刻蝕掉多余的多本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層。

【技術特征摘要】
1.一種溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，包括：柵極溝槽，所述柵極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，且柵極溝槽槽壁下半部及底部的柵氧化物層的厚度相同且厚于柵極溝槽頂部的柵氧化物層。2.根據權利要求1所述的溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，還包括多晶硅層，且多晶硅層將柵極溝槽淀設滿。3.根據權利要求1或2所述的溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，所述柵極溝槽設于N-型外延層內，N-型外延層的一側淀設有N型基片。4.根據權利要求3所述的溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，還包括：源極溝槽，源極溝槽設于N-型外延層內；源極溝槽的底部及側壁上淀設有柵氧化物層，源極溝槽通過多晶硅淀設滿，且源極溝槽與相鄰柵極溝槽之間的N-型外延層的上方淀設有與源極溝槽的底部同等厚度的柵氧化物層。5.根據權利要求4所述的溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，N-型外延層的頂部源極溝槽及柵極溝槽之間通過雜質注入形成溝道注入層，溝道注入層內部設有通過源區注入及雜質激活形成的源區注入層。6.根據權利要求1所述的溝槽金屬－氧化物半導體,其特征在于，柵極溝槽兩側設有接觸孔，源極溝槽內部的多晶硅層內設有接觸孔，接觸孔的底部設于溝道注入層且穿過源區注入層，接觸孔內淀積第一金屬，且第一金屬上方淀設第二金屬，第二金屬層與柵氧化物層之間淀設有介質層。7.一種制備如權利要求1至6中任意一項所述的溝槽...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高盼盼，代萌，李承杰，
申請(專利權)人：上海格瑞寶電子有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31