本實用新型涉及半導體集成電路制造領(lǐng)域，尤其是一種高集成度的低壓Trench （溝槽柵）DMOS的制造方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，在半導體集成電路中，普通的低壓Trench（溝槽柵） DMOS 晶體管的元胞區(qū)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該元胞結(jié)構(gòu)主要由溝槽及接觸孔組成，接觸孔通過注入高劑量摻雜物形成歐姆接觸，將體區(qū)及源區(qū)引出，而接觸孔是通過一道光刻曝光后干法刻蝕介質(zhì)層形成。這種結(jié)構(gòu)一般用于大于0.9μm元胞尺寸設計中。

低壓Trench DMOS傳統(tǒng)制造方法為：第一步：提供第一導電類型重摻雜襯底1，并在第一導電類型重摻雜襯底1上形成第一導電類型輕摻雜外延層2；第二步：在第一導電類型輕摻雜外延層2上淀積溝槽刻蝕阻擋層；第三步：通過光刻版選擇性的掩蔽、干法刻蝕形成多個陣列型的溝槽；第四步：濕法剝離溝槽刻蝕阻擋層；第五步：利用熱氧化方式形成柵氧結(jié)構(gòu)5（柵氧層），并淀積柵電極層；第六步：通過干法刻蝕在溝槽內(nèi)保留多晶形成柵電極6；第七步：注入第二導電類型雜質(zhì)，并退火，形成第二導電類型體區(qū)8；第八步：注入第一導電類型雜質(zhì)，并退火，形成第一導電類型源極10；第九步：淀積絕緣介質(zhì)層11，并回流；第十步：通過光刻版選擇性的掩蔽，干法刻蝕絕緣介質(zhì)層11；第十一步：干法刻蝕一定深度硅襯底正面，形成接觸孔；第十二步：進行正面金屬工藝，完成器件正面結(jié)構(gòu)，形成源極金屬12；第十四步，進行背面金屬工藝，形成器件漏極13，完成最終器件結(jié)構(gòu)；

為了進一步提升溝道密度，減小器件單位面積導通電阻（R_SP），最簡單的做法是進一步縮小元胞尺寸設計。由于受到產(chǎn)線工藝能力的限制，在設計尺寸縮小過程中，傳統(tǒng) DMOS制造方法將遭遇接觸孔與柵極溝槽間套準精度不夠?qū)е碌臇?、源短路，器件失效，溝道摻雜濃度受接觸孔注入影響導致溝道開啟電壓均勻性差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件的制造方法，在不增加光刻次數(shù)的基礎上，主要解決Trench DMOS在元胞設計尺寸縮小時遇到的接觸孔套準精度不夠的問題，從而最大限度的縮小元胞尺寸，降低單位面積的導通電阻。本實用新型還提出一種高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件；本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件的制造方法，包括以下步驟：

步驟一：提供第一導電類型重摻雜襯底，并在第一導電類型重摻雜襯底正面形成第一導電類型外延層；

步驟二：在第一導電類型外延層上淀積溝槽刻蝕阻擋層；

步驟三：在襯底正面通過光刻、干法刻蝕形成多個陣列型的溝槽；

步驟四：濕法剝離溝槽刻蝕阻擋層；

步驟五：在外延層表面和外延層中溝槽側(cè)壁利用熱氧化方式形成柵氧層，然后在柵氧層表面淀積多晶硅，并通過刻蝕調(diào)整多晶硅的厚度到目標值；

步驟六：在襯底正面淀積第一絕緣介質(zhì)層；

步驟七：通過光刻工藝，選擇性干法刻蝕第一絕緣介質(zhì)層、多晶硅，形成柵電極；柵電極高度凸出外延層，且柵電極頂部保留第一絕緣介質(zhì)層；

步驟八：在襯底正面注入第二導電類型雜質(zhì)，并退火，形成第二導電類型體區(qū)；

步驟九：在襯底正面注入第一導電類型雜質(zhì)，并退火，形成第一導電類型源極層；

步驟十：在襯底正面淀積第二絕緣介質(zhì)層，并回流；

步驟十一：通過光刻工藝，在元胞區(qū)外圍的柵電極上確定刻蝕區(qū)，整個元胞區(qū)內(nèi)全部定為刻蝕區(qū)；隔離墻腐蝕法干法刻蝕第二絕緣介質(zhì)層，在柵電極側(cè)壁保留部分第二絕緣介質(zhì)層；

步驟十二：干法刻蝕襯底正面的硅，形成接觸孔；第一導電類型源極層被刻蝕后留下第一導電類型源極；第一導電類型源極位于柵電極兩側(cè)、第二導電類型體區(qū)頂部；

步驟十三，進行正面金屬工藝，完成DMOS器件正面結(jié)構(gòu)；形成源極金屬；源極金屬與第一導電類型源極和第二導電類型體區(qū)直接接觸；

步驟十四，進行背面金屬工藝，形成DMOS器件的漏極金屬；漏極金屬與襯底背面直接接觸。

進一步地，第一絕緣介質(zhì)層為未摻雜硅玻璃USG。

進一步地，第二絕緣介質(zhì)層為硅酸乙酯LPTEOS，或者硼磷硅玻璃BPSG。

進一步地，步驟十二中的接觸孔，其深度大于第一導電類型源極層深度，且小于第二導電類型體區(qū)深度。

通過上述制造工藝形成的一種高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件，包括第一導電類型重摻雜襯底，

在第一導電類型襯底上部存在第一導電類型外延層和第二導電類型體區(qū)；

第一導電類型外延層中自上而下存在溝槽柵電極；柵電極高度凸出外延層；柵電極與第二導電類型體區(qū)通過柵氧層電絕緣；

在柵電極兩側(cè)、第二導電類型體區(qū)頂部設有第一導電類型源極；柵電極與第一導電類型源極間亦通過柵氧層電絕緣；

在DMOS器件正面設有源極金屬，所述源極金屬與第一導電類型源極和第二導電類型體區(qū)直接接觸；源極金屬與柵電極通過柵電極頂部第一絕緣介質(zhì)層和柵電極側(cè)壁第二絕緣介質(zhì)層電絕緣隔離；

襯底背面設有漏極金屬，漏極金屬與第一導電類型襯底直接接觸。

進一步地，漏極金屬的底部向下超過第一導電類型源極與第二導電類型體區(qū)的交界處，但不超過第二導電類型體區(qū)的深度。

進一步地，柵電極的材料為多晶硅。

具體地，第一導電類型襯底為N+型襯底；第一導電類型外延層為N型外延層；第二導電類型體區(qū)為P型體區(qū)；第一導電類型源極為N+型源極。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1）相比于傳統(tǒng)制造方法，元胞結(jié)構(gòu)接觸孔通過第二絕緣介質(zhì)層回刻形成，避免了接觸孔與柵極溝槽間套準精度不夠?qū)е碌臇?、源短路，器件失效?/p>

2）與傳統(tǒng)制造方法相比，接觸孔距離柵極溝槽間距離很小，可以進一步提高元胞設計尺寸，提高單位面積導通電阻（R_SP），降低了芯片成本。

附圖說明

圖1為低壓Trench DMOS傳統(tǒng)制造方法元胞結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型的制造方法步驟一示意圖。

圖3為本實用新型的制造方法步驟二示意圖。

圖4為本實用新型的制造方法步驟三示意圖。

圖5為本實用新型的制造方法步驟四示意圖。

圖6為本實用新型的制造方法步驟五示意圖。

圖7為本實用新型的制造方法步驟六示意圖。

圖8為本實用新型的制造方法步驟七示意圖。

圖9為本實用新型的制造方法步驟八示意圖。

圖10為本實用新型的制造方法步驟九示意圖。

圖11為本實用新型的制造方法步驟十示意圖。

圖12為本實用新型的制造方法步驟十一示意圖。

圖13為本實用新型的制造方法步驟十二示意圖。

圖14為本實用新型的制造方法步驟十三示意圖。

圖15為本實用新型的制造方法完成所有工藝后截面圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例一，本實施例中，第一導電類型為N型，第二導電類型為P型；

本實施例提供一種高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件的制造方法，通過柵電極刻蝕時其上方保留的第一絕緣介質(zhì)層，以及第二絕緣介質(zhì)層回刻保留在柵電極側(cè)壁的部分，共同形成源極金屬與柵電極之間的電絕緣，從而降低元胞尺寸，提高單位面積的集成度。

該方法通過以下步驟實現(xiàn)：

步驟一：如圖2所示，供N+型襯底1，并在N+型襯底1正面形成N型外延層2；

步驟二：如圖3所示，在N型外延層2上淀積溝槽刻蝕阻擋層3；溝槽刻蝕阻擋層3的材料為SiO₂；

步驟三：如圖4所示，在襯底正面通過光刻、干法刻蝕形成多個陣列型的溝槽4；

步驟四：如圖5所示，濕法剝離溝槽刻蝕阻擋層3；

步驟五：如圖6所示，在外延層2表面和外延層2中溝槽4側(cè)壁利用熱氧化方式形成柵氧層5，然后在柵氧層表面淀積多晶硅6′，并通過刻蝕調(diào)整多晶硅6′的厚度到目標值；

多晶硅6′的厚度需要與后續(xù)的隔離墻腐蝕法（spacer腐蝕）工藝匹配；

步驟六：在襯底正面淀積第一絕緣介質(zhì)層7；第一絕緣介質(zhì)層7為未摻雜硅玻璃（USG）等半導體意義上的絕緣介質(zhì)層；

步驟七：如圖8所示，通過光刻工藝，選擇性干法刻蝕第一絕緣介質(zhì)層7、多晶硅6′，形成柵電極6；柵電極6高度凸出外延層2，且柵電極6頂部保留有第一絕緣介質(zhì)層7；

步驟八：如圖9所示，在襯底正面注入第二導電類型雜質(zhì)，如P型雜質(zhì)硼，并退火，形成P型體區(qū)8；

步驟九：如圖10所示，在襯底正面注入第一導電類型雜質(zhì)，如Arsenic（N+型雜質(zhì)砷），并退火，形成N+型源極層10′；

步驟十：如圖11所示，在襯底正面淀積第二絕緣介質(zhì)層11，并回流；

第二絕緣介質(zhì)層為硅酸乙酯（LPTEOS），或者硼磷硅玻璃（BPSG）等半導體意義上的絕緣介質(zhì)層；

步驟十一：如圖12所示，通過光刻工藝，在元胞區(qū)外圍的柵電極上確定刻蝕區(qū)，整個元胞區(qū)內(nèi)全部定為刻蝕區(qū)；隔離墻腐蝕法（spacer腐蝕）干法刻蝕第二絕緣介質(zhì)層11，在柵電極6側(cè)壁保留部分第二絕緣介質(zhì)11；此步驟中N+型源極層10′表面的柵氧層也一并被去除；

步驟十二：如圖13所示，干法刻蝕襯底正面的硅，形成接觸孔101；N+型源極層10′被刻蝕后留下N+型源極10；N+型源極10位于柵電極6兩側(cè)、P型體區(qū)8頂部；

接觸孔101深度大于N+型源極層10′深度，且小于P型體區(qū)8深度。

步驟十三，如圖14所示，進行正面金屬工藝，完成DMOS器件正面結(jié)構(gòu)；形成源極金屬12；源極金屬12與N型源極10和P型體區(qū)8直接接觸；

步驟十四，如圖15，進行背面金屬工藝，形成DMOS器件的漏極金屬13；漏極金屬13與襯底背面直接接觸。完成最終器件結(jié)構(gòu)。

普通領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員根據(jù)上述制造方法的精神，還可以對其進行各種各樣的改變或替換。比如，在一個改變的實施例中，也可以先形成P型體區(qū)及N+源極層，再進行溝槽刻蝕制作溝槽柵等后續(xù)動作；

本實施例形成的高集成度的低壓溝槽柵DMOS器件，包括N+型襯底1，在N+型襯底1上部存在N型外延層2和P型體區(qū)8；

N型外延層2中自上而下存在溝槽柵電極6；柵電極6高度凸出外延層2；柵電極6與P型體區(qū)8通過柵氧層5電絕緣；

在柵電極6兩側(cè)、P型體區(qū)8頂部設有N+型源極10；柵電極6與N+型源極10間亦通過柵氧層5電絕緣；

在DMOS器件正面設有源極金屬12，所述源極金屬12與N+型源極10和P型體區(qū)8直接接觸；源極金屬12與柵電極6通過柵電極6頂部第一絕緣介質(zhì)層7和柵電極6側(cè)壁第二絕緣介質(zhì)層11電絕緣隔離；

襯底1背面設有漏極金屬13，漏極金屬13與N+型襯底1直接接觸。

漏極金屬12的底部向下超過N+型源極10與型體區(qū)8的交界處，但不超過型體區(qū)8的深度。

在上述實施例中，以所述第一導電類型為 N 型，所述第二導電類型為 P 型為例進行介紹，在其他改變的實施例中，也可以使得第一導電類型為P型，所述第二導電類型為N型，此時采用P-型的半導體襯底1；其余各部分結(jié)構(gòu)也做相應的N<->P的轉(zhuǎn)換即可。