帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式mos晶體管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式MOS晶體管的制造方法，步驟包括：1）外延生長(zhǎng)及溝槽刻蝕；2）溝槽底部厚柵氧淀積并回刻；3）未摻雜多晶硅淀積；4）第一次多晶注入；5）第二次多晶注入；6）多晶硅回刻，形成柵極多晶硅和靜電釋放保護(hù)電路多晶硅；7）阱注入；8）源注入。后續(xù)按照常規(guī)工藝形成層間介質(zhì)層、接觸孔、頂層金屬及背面金屬。本發(fā)明在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，使用溝槽底部厚柵氧結(jié)構(gòu)作為靜電釋放保護(hù)電路與溝槽功率器件之間的絕緣層，然后通過(guò)多晶淀積，結(jié)合光刻分區(qū)注入與回刻，形成溝槽多晶與靜電釋放保護(hù)電路多晶硅，如此減少了一層活躍區(qū)光刻層，以及一次多晶硅淀積與回刻，從而縮短了工藝流程。
【專利說(shuō)明】帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式MOS晶體管的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式MOS晶體管的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路中，典型的帶靜電釋放保護(hù)電路的功率MOS晶體管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，專門(mén)制作有一塊絕緣區(qū)域用于靜電釋放保護(hù)電路多晶硅的淀積。絕緣區(qū)域一般通過(guò)熱氧淀積形成，對(duì)外延層有一定程度的消耗，因此，為了達(dá)到一點(diǎn)擊穿電壓的器件通常使用的外延層要比普通不帶靜電釋放保護(hù)電路的功率MOS晶體管所需使用的外延層更厚。另外，典型的帶靜電釋放保護(hù)電路的功率MOS晶體管的結(jié)構(gòu)中，有源區(qū)與靜電保護(hù)區(qū)存在高度差，形成臺(tái)階，對(duì)于后續(xù)工藝的平坦化造成一定的困難，金屬刻蝕會(huì)有殘留風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式MOS晶體管的制造方法，它可以縮短工藝流程。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式MOS晶體管的制造方法，在淀積層間介質(zhì)層前，包括有以下步驟:
[0005]I)在襯底上生長(zhǎng)外延層，再在外延層上刻蝕出溝槽；
[0006]2)在溝槽內(nèi)淀積二氧化硅并回刻，在溝槽底部形成厚柵氧；
[0007]3)淀積未摻雜多晶硅；
[0008]4)第一次多晶注入；
[0009]5)在要形成靜電釋放保護(hù)電路的區(qū)域涂布光刻膠，進(jìn)行第二次多晶注入；
[0010]6)回刻去除溝槽上方的多晶硅，分別形成柵極多晶硅和靜電釋放保護(hù)電路多晶硅；
[0011]7)阱注入，形成阱區(qū)；
[0012]8)源注入，形成源區(qū)和靜電釋放保護(hù)電路的背靠背PN結(jié)。
[0013]本發(fā)明在現(xiàn)有帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式功率MOS晶體管的傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，使用溝槽底部厚柵氧結(jié)構(gòu)作為靜電釋放保護(hù)電路與溝槽式功率器件之間的絕緣層，然后通過(guò)未摻雜的多晶淀積，結(jié)合光刻分區(qū)注入與回刻，形成溝槽多晶與靜電釋放保護(hù)電路多晶硅，如此減少了一層活躍區(qū)光刻層和一次多晶硅淀積與回刻，在縮短了工藝流程的同時(shí)，還改善了芯片的平坦度，減少了金屬鎢殘留風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是現(xiàn)有典型的帶靜電釋放保護(hù)電路的功率MOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1結(jié)構(gòu)中的靜電釋放保護(hù)電路在Y方向的剖面的俯視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的帶靜電釋放保護(hù)電路的小線寬的功率MOS晶體管的制造工藝流程示意圖。
[0017]圖4是按照?qǐng)D3的工藝方法制造的功率MOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0019]1:襯底
[0020]2:外延層
[0021]3:厚柵氧
[0022]4:柵極多晶硅
[0023]5:光刻膠
[0024]6:阱區(qū)
[0025]7:源區(qū)
[0026]8:層間電介質(zhì)
[0027]9:接觸孔
[0028]10:接觸孔注入?yún)^(qū)
[0029]11:頂層金屬
[0030]12:背面金屬
[0031]13:靜電釋放保護(hù)電路多晶硅
[0032]14:多晶硅

【具體實(shí)施方式】
[0033]為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下:
[0034]本發(fā)明的帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式功率MOS晶體管，在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了柵極溝道以及介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，其具體工藝實(shí)現(xiàn)流程如下:
[0035]步驟I，在襯底I上生長(zhǎng)一層外延層2，然后在外延層2上刻蝕形成溝槽，如圖3(A)所示。
[0036]步驟2，在溝槽內(nèi)使用常壓化學(xué)氣相淀積方法沉積一層致密二氧化硅，然后回刻，使溝槽底部形成3000?4000埃米的厚柵氧3，如圖3 (B)所示。這層厚柵氧3用作靜電釋放保護(hù)電路與溝槽式功率MOS器件之間的絕緣層。
[0037]步驟3，沉積一層未摻雜多晶硅14，如圖3 (C)所示。多晶硅14的沉積溫度為500?600攝氏度，厚度為8000?12000埃米。
[0038]本步驟中沉積的未摻雜多晶硅14，在后續(xù)經(jīng)過(guò)注入、光刻注入、光刻刻蝕等工藝后，將分別形成柵極多晶硅4和靜電釋放保護(hù)電路多晶硅13。
[0039]步驟4，第一次多晶注入，如圖3 (D)所示。注入離子為磷離子，注入能量80?10KeV,注入劑量 5el4 ?5el5 個(gè) /cm2。
[0040]步驟5，在要形成靜電釋放保護(hù)電路多晶硅13的區(qū)域涂布光刻膠，進(jìn)行第二次多晶注入，如圖3 (E)所示。第二次多晶注入的注入離子為硼離子，注入能量50?60KeV，注入劑量lel5?lel6個(gè)/cm2。
[0041]步驟6，用干法腐蝕的方式回刻多晶硅，去除溝槽上方的多晶硅，分別形成柵極多晶硅4和靜電釋放保護(hù)電路多晶硅13。如圖3 (F)所示。
[0042]步驟7，阱注入，形成阱區(qū)6，如圖3 (G)所示。
[0043]步驟8，源注入，形成源區(qū)7和靜電釋放保護(hù)電路的背靠背PN結(jié)，如圖3 (H)所示。圖中，靜電釋放保護(hù)電路多晶硅13上方沿Y軸方向的延伸部分為本步注入后形成的靜電釋放保護(hù)電路的背靠背PN結(jié)的立體俯視圖(俯視圖上標(biāo)注7’的幾個(gè)部分是與源區(qū)7同步形成的)，右上方則為該立體俯視圖的平面放大圖。
[0044]步驟9，淀積層間介質(zhì)層8，如圖3 (I)所示。
[0045]步驟10，自對(duì)準(zhǔn)刻蝕形成接觸孔9，如圖3 (J)所示，圖中右上方為靜電釋放保護(hù)電路沿Y軸方向的剖面的俯視圖。
[0046]步驟11,淀積頂層金屬11,如圖3 (K)所示。
[0047]步驟12，頂層金屬11層回刻，并進(jìn)行背面工藝，形成背面金屬12，如圖3 (L)及圖4所示。后續(xù)工藝與傳統(tǒng)功率MOS晶體管器件的制程工藝完全一致。
[0048]比較圖1和圖4的功率MOS晶體管結(jié)構(gòu)可以明顯地看出，在本發(fā)明的帶靜電釋放保護(hù)電路的功率MOS晶體管的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)溝槽底部厚柵氧結(jié)構(gòu)，可以減少專門(mén)的絕緣層區(qū)域的曝光刻蝕；通過(guò)未摻雜的多晶淀積，結(jié)合光刻分區(qū)注入與回刻，可以同時(shí)形成溝槽柵極多晶硅與靜電釋放保護(hù)電路多晶硅，減少一次多晶淀積，節(jié)省整個(gè)工藝流程。
【權(quán)利要求】
1.帶靜電釋放保護(hù)電路的溝槽式103晶體管的制造方法，其特征在于，在淀積層間介質(zhì)層前，包括有以下步驟: . 1)在襯底上生長(zhǎng)外延層，再在外延層上刻蝕出溝槽； .2)在溝槽內(nèi)淀積二氧化硅并回刻，在溝槽底部形成厚柵氧； . 3)淀積未摻雜多晶硅； . 4)第一次多晶注入；. 5)在要形成靜電釋放保護(hù)電路的區(qū)域涂布光刻膠，進(jìn)行第二次多晶注入； . 6)回刻去除溝槽上方的多晶娃，分別形成柵極多晶硅和靜電釋放保護(hù)電路多晶硅； .7)阱注入，形成阱區(qū)； . 8)源注入，形成源區(qū)和靜電釋放保護(hù)電路的背靠背結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2),在溝槽底部形成的厚柵氧的厚度為3000?4000埃米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3),未摻雜多晶硅的厚度為8000?.12000埃米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3),淀積溫度為500?6001。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4),注入磷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，磷注入能量80?1001(67，注入劑量5614 ?5615 個(gè) /01112。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5),注入硼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，硼注入能量50?601(67，注入劑量1^15?.1616 個(gè) /
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104347422SQ201310347156
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】柯行飛, 朱熹 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司