CN100388445C - 小线宽沟槽型结构大功率mos管制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造的方法，采用了钛合金工艺，降低接触孔注入对器件特性的影响并降低接触电阻。并采用化学机械抛光平整化工艺，减少硼磷玻璃淀积回流的热过程从而降低接触孔注入的横向扩散对器件特性的影响。采用钨塞工艺，提高小尺寸接触孔的填埋性。本发明可用于半导体制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种MOS管的制造方法，特别是涉及一种小线宽沟槽型结构大功率MOS管的制造方法。
背景技术
深沟槽结构大功率MOS管已经成为大功率MOS管发展的趋势。现在大多数的高性能大功率MOS管都是采用该种结构。现在的深沟槽结构大功率MOS管，原胞尺寸多数为2.4um～3.2um。随着不断低减成本的要求和功率器件对电流密度不断提高的要求，使不断减小原胞尺寸成为趋势。原胞尺寸逐渐向1.6um甚至更小发展。
随着尺寸的不断缩小，现有的深沟槽MOS制造方法已经不能满足器件尺寸缩小后的要求。
传统的工艺方法在进行半导体制造中，如果需要进行浅沟道隔离，其基本的工艺步骤如图1所示，包括以下步骤：第一步，在硅表面生长硬掩模板；第二步，对硬掩模板进行刻蚀；第三步，在硬掩模板上刻蚀出沟槽；第四步，硬掩模板去除；第五步，在沟槽的硅表面生长栅氧；第六步，进行多晶硅淀积，回刻；第七步，对硅片进行阱注入并推进；第八步，对硅片进行源注入并推进；第九步，硼磷玻璃淀积；第十步，接触孔刻蚀；第十一步，硼磷玻璃回流；第十二步，金属淀积；第十三步，金属刻蚀；第十四步，生长钝化层，并进行刻蚀；第十五步，背面金属化。
已有的制造方法中，栅极足由多晶硅淀积并回刻形成的。当MOS管尺寸缩小时，源极结深也随之变浅。当多晶硅栅的回刻量与源极结深的尺寸接近时，现有工艺无法保证器件性能。且当沟槽的纵向与横向尺寸缩小时，多晶硅栅的电阻明显增加，严重影响了大功率MOS管的高频率特性。
使用传统的金属化工艺制造U形槽金属氧化物半导体(U-ShapedGroove Metal Oxide Emiconductor，简称UMOS)，需要在接触孔形成后进行大剂量注入以形成欧姆接触。当MOS管缩小后接触孔到沟道的距离变短，接触孔注入在硼磷玻璃回流时的横向扩散会对沟道区域产生影响从而影响器件的阈电压，导致器件阈值电压的漂移。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种小线宽沟槽型结构大功率MOS晶体管的制造方法，它在MOS管缩小提高集成度的情况下，避免接触孔注入对器件特性的影响并减小接触电阻，削减硼磷玻璃回流步骤，减少热履历，降低接触孔注入横向扩散，降低对器件阈值电压的影响，在得到稳定的器件直流特性同时提高器件的高频特性。
为解决上述技术问题，本发明所述的小线宽沟槽型结构大功率MOS晶体管的制造方法，包括以下步骤：第一步，在硅表面生长硬掩模板；第二步，对硬掩模板进行刻蚀至硅表面形成沟槽；第三步，在沟槽的硅表面生长栅氧；第四步，在栅氧上进行多晶硅淀积，并对多晶硅进行回刻蚀；第五步，硬掩模板去除；第六步，对硅片的阱区域进行注入，并进行推进；第七步，对硅片的源区域进行注入，并进行推进；第八步，氧化多晶硅形成氧化膜；第九步，对上述氧化膜进行回刻，在多晶硅侧壁上形成侧墙；第十步，在多晶硅顶部生长硅化物；第十一步，进行硼磷玻璃淀积，并刻蚀出接触孔；第十二步，在接触孔底部及侧壁依次生长钛和氮化钛；第十三步，形成钨塞并对钨进行回刻；第十四步，金属层生长；第十五步，在金属层的上面生长钝化层，并进行刻蚀；第十六步，在硅片的背面金属化。
本发明小线宽沟槽型结构大功率MOS晶体管的制造方法，在制造MOS晶体管的工艺流程中采用了钛合金工艺，降低接触孔注入对器件特性的影响并降低接触电阻。并采用化学机械抛光平整化工艺，减少硼磷玻璃淀积回流的热过程从而降低接触孔注入的横向扩散对器件特性的影响。采用钨塞工艺，提高小尺寸接触孔的填埋性。
附图说明
图1为已有小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造方法流程图；
图2为本发明小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造方法流程图。
具体实施方式
如图2所示，在硅表面生长硬掩模板，使用等离子刻蚀的方法对硬掩模板进行刻蚀，直到在硅表面形成口径为0.4um-0.6um，深度为1um-2um的沟槽。刻蚀时使用的硬掩模板为厚2000nm-3000nm的WJ-SIO2。沟槽形成后，硬掩模板暂时不去除。通过热氧化，形成厚度为10nm-50nm的栅氧化膜。然后使用低压化学气相淀积的方法淀积800nm-1200nm的多晶硅并回刻至硬掩模板表面。通过离子注入的方法，对硅片的阱区域进行注入，并进行推进，对硅片的源区域进行注入，并进行推进；在多晶硅上通过氧化形成一层厚度为100nm-200nm的氧化膜。对前面生长的氧化膜进行回刻，在突起的多晶硅两个侧壁上形成侧墙结构。在多晶硅顶部生长硅化物，进行硼磷玻璃的生长，并通过刻蚀将接触孔刻出来。在接触孔底部及侧壁上依次生长钛和氮化钛层，厚度分别为10nm和40nm。形成钨塞并进行回刻。再进行金属层的生长，在金属层的上面使用等离子体增强化学气相淀积的办法生长钝化层。并进行刻蚀以形成钝化保护层。在硅片的背面通过金属化工艺，蒸发形成金属电极。
Claims (3)
1.一种小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在硅表面生长硬掩模板；
第二步，对硬掩模板进行刻蚀至硅表面形成沟槽；
第三步，在沟槽的硅表面生长栅氧；
第四步，在栅氧上进行多晶硅淀积，并对多晶硅进行回刻蚀；
第五步，硬掩模板去除；
第六步，对硅片的阱区域进行注入，并进行推进；
第七步，对硅片的源区域进行注入，并进行推进；
第八步，氧化多晶硅形成氧化膜；
第九步，对上述氧化膜进行回刻，在多晶硅侧壁上形成侧墙；
第十步，在多晶硅顶部生长硅化物；
第十一步，进行硼磷玻璃淀积，并刻蚀出接触孔；
第十二步，在接触孔底部及侧壁依次生长钛和氮化钛；
第十三步，形成钨塞并对钨进行回刻；
第十四步，金属层生长；
第十五步，在金属层的上面生长钝化层，并进行刻蚀；
第十六步，在硅片的背面金属化。
2.如权利要求1所述的小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造的方法，其中第二步采用光刻的方式刻蚀。
3.如权利要求1所述的小线宽沟槽型结构大功率MOS管制造的方法，其中第十五步采用等离子体增强化学气相淀积方法生长钝化层。
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