溝槽柵功率器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種溝槽柵功率器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溝槽柵功率器件的多晶硅柵由填充于柵溝槽中的多晶硅組成，多晶硅柵側(cè)面覆蓋形成于硅外延層的阱區(qū)，在阱區(qū)頂部形成源區(qū)，被多晶硅柵側(cè)面覆蓋的阱區(qū)表面用于形成連接源區(qū)和阱區(qū)底部的硅外延層的溝道，阱區(qū)底部的硅外延層作為漏區(qū)漂移區(qū)；一個(gè)溝槽柵功率器件一般包括多個(gè)并聯(lián)的單元結(jié)構(gòu)，每一個(gè)單元結(jié)構(gòu)包括一個(gè)柵溝槽。由正面金屬層組成的源極通過(guò)相同接觸孔同時(shí)接觸源區(qū)和阱區(qū)，而由正面金屬層組成的柵極則通過(guò)接觸孔接觸位于單元結(jié)構(gòu)外部的柵溝槽中的多晶硅柵，單元結(jié)構(gòu)外部的柵溝槽中的多晶硅柵和各單元結(jié)構(gòu)的多晶硅柵是電連接在一起的?，F(xiàn)有溝槽柵功率器件的制造方法中需要采用光刻刻蝕工藝形成柵溝槽，多晶硅填充和回刻后形成多晶硅柵，之后進(jìn)行阱注入，之后需要采用一次單獨(dú)的光刻工藝進(jìn)行定義源注入?yún)^(qū)域并進(jìn)行源注入；之后進(jìn)行場(chǎng)氧化層生長(zhǎng)和層間膜(ILD);之后需要采用光刻工藝定義出引出源區(qū)和阱區(qū)的有源區(qū)接觸孔區(qū)域并刻蝕該區(qū)域的層間膜和場(chǎng)氧化層，接著進(jìn)行硅刻蝕形成引出源區(qū)和阱區(qū)的接觸孔；以及需要采用光刻工藝定義出引出柵極的柵區(qū)接觸孔區(qū)域并刻蝕該區(qū)域的層間膜和場(chǎng)氧化層，接著進(jìn)行硅刻蝕形成引出多晶硅柵的接觸孔；之后在接觸孔底部金屬接觸孔注入，形成正面金屬層，對(duì)正面金屬層進(jìn)行光刻刻蝕在正面形成源極和柵極。從上述工藝可以看出，柵溝槽需要采用一側(cè)光罩，源注入需要采用一層光罩，有源區(qū)接觸孔區(qū)域、柵區(qū)接觸孔區(qū)域以及正面金屬層都分別需要采用一層光罩即光刻掩模版，至少共需5層光罩。光罩層次越多，工藝成本越高；且各光罩層次之間的對(duì)準(zhǔn)也越難，不利于器件尺寸的縮小，降低相同面積上所能集成的器件數(shù)量即降低集成度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽柵功率器件的制造方法，能減少光刻掩模版層次，有利于小線寬器件集成。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的溝槽柵功率器件的制造方法包括如下步驟:
[0005]步驟一、提供一具有第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝在所述硅外延層中形成多個(gè)柵溝槽；溝槽柵功率器件由多個(gè)并聯(lián)的單元結(jié)構(gòu)組成，每一個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)包括一個(gè)所述柵溝槽，在各所述單元結(jié)構(gòu)外部包括一個(gè)用于引出各所述單元結(jié)構(gòu)的柵極的所述柵溝槽。
[0006]步驟二、在所述柵溝槽的側(cè)面和底部表面形成柵介質(zhì)層，淀積多晶硅將所述柵溝槽完全填充；對(duì)所述多晶硅進(jìn)行回刻，由回刻后填充所述柵溝槽中的所述多晶硅組成多晶硅柵，所述多晶硅柵頂部表面低于所述柵溝槽的頂部表面，所述柵溝槽外部的所述多晶硅完全去除。
[0007]步驟三、進(jìn)行第二導(dǎo)電類(lèi)型阱區(qū)注入形成阱區(qū)，所述阱區(qū)從所述硅外延層的頂部表面往下延伸，所述多晶硅柵的底部深于所述阱區(qū)底部。
[0008]步驟四、進(jìn)行場(chǎng)氧化層生長(zhǎng)，所述場(chǎng)氧化層形成于所述多晶硅柵頂部表面以及所述多晶硅柵頂部的所述柵溝槽側(cè)面和所述柵溝槽外部的所述硅外延層表面。
[0009]步驟五、進(jìn)行層間膜淀積，所述層間膜將所述多晶硅柵頂部的所述柵溝槽完全填充并覆蓋在所述柵溝槽外部的所述場(chǎng)氧化層表面。
[0010]步驟六、采用光刻工藝形成第一光刻膠圖形定義出有源區(qū)接觸孔區(qū)域，所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域?yàn)樗鰷喜蹡殴β势骷母魉鰡卧Y(jié)構(gòu)共用的源區(qū)和所述阱區(qū)的引出區(qū)域。
[0011]步驟七、以所述第一光刻膠圖形為掩模依次對(duì)所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕，刻蝕停止在所述硅外延層表面，刻蝕后所述柵溝槽外部的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層被去除、所述多晶硅柵頂部的所述柵溝槽被所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層填充。
[0012]步驟八、帶膠進(jìn)行第一導(dǎo)電類(lèi)型的源注入形成源區(qū)，所述源區(qū)和步驟七刻蝕后的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層自對(duì)準(zhǔn)，所述源區(qū)的底部表面低于所述多晶硅柵頂部表面；去除所述第一光刻膠圖形。
[0013]步驟九、采用光刻工藝形成第二光刻膠圖形定義出柵區(qū)接觸孔區(qū)域，所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域位于用于引出各所述單元結(jié)構(gòu)的柵極的所述柵溝槽的正上方。
[0014]步驟十、以所述第二光刻膠圖形為掩模依次對(duì)所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕，刻蝕停止所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域底部的所述柵溝槽中的所述多晶硅柵表面；去除所述第二光刻膠圖形。
[0015]步驟十一、以步驟七和步驟十刻蝕后剩余的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層為自對(duì)準(zhǔn)掩模同時(shí)對(duì)所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域和所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域的硅進(jìn)行刻蝕；硅刻蝕后所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域的接觸孔穿過(guò)所述源區(qū)將所述P阱露出，所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域的接觸孔位于所述多晶硅柵中。
[0016]步驟十二、淀積正面金屬層，所述正面金屬層底部填充所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域和所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域的接觸孔；對(duì)所述正面金屬層進(jìn)行光刻刻蝕形成柵極和源極。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟十一的硅刻蝕之后還包括以步驟七和步驟十刻蝕后剩余的所述層間膜和所述場(chǎng)氧化層為自對(duì)準(zhǔn)掩模在所述柵區(qū)接觸孔區(qū)域和所述有源區(qū)接觸孔區(qū)域的接觸孔底部進(jìn)行第一導(dǎo)電類(lèi)型的接觸孔注入形成接觸孔注入?yún)^(qū)的步驟，各所述接觸孔注入?yún)^(qū)和步驟十二形成的正面金屬層形成歐姆接觸。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽柵功率器件為溝槽柵MOSFET器件，步驟十二之后還包括步驟:對(duì)所述硅襯底進(jìn)行背面減薄，在所述硅襯底背面形成重?fù)诫s的漏區(qū)，形成背面金屬層，所述背面金屬層引出漏極。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二形成的所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述場(chǎng)氧化層和所述層間膜的組成材料都為氧化硅。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽柵功率器件為N型器件，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽柵功率器件為P型器件，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
[0023]本發(fā)明溝槽柵功率器件的制造方法的源注入并不需要采用單獨(dú)的光刻掩模版進(jìn)行定義，而是利用有源區(qū)接觸孔區(qū)域的光刻膠圖形且是利用對(duì)有源區(qū)接觸孔區(qū)域的層間膜和場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕之后剩余的層間膜和所述場(chǎng)氧化層為自對(duì)準(zhǔn)掩膜進(jìn)行源注入的定義，所以本發(fā)明能減少光刻掩模版層次，且自對(duì)準(zhǔn)定義源區(qū)有利于器件的尺寸縮小并提高集成度，所以本發(fā)明有利于小線寬器件集成。
【附圖說(shuō)明】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例方法流程圖；
[0026]圖2A-圖21是本發(fā)明實(shí)施例制造方法的各步驟中器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例溝槽柵功率器件的制造方法流程圖；如圖2A至圖21所示，是本發(fā)明實(shí)施例制造方法的各步驟中器件的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例制造方法以制造N型溝槽柵MOSFET器件為例進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例溝槽柵功率器件的制造方法包括如下步驟:
[0028]步驟一、如圖2A所示，提供一具有N型硅外延層I的硅襯底，采用光刻刻蝕工藝在所述硅外延層I中形成多個(gè)柵溝槽2。較佳為所述硅襯底采用N+摻雜，這樣所述硅襯底后續(xù)減薄后直接作為漏區(qū)。所述硅襯底也能采用其它摻雜條件，通過(guò)在后續(xù)減薄后采用背面漏注入的方法形成N+摻雜的漏區(qū)。
[0029]溝槽柵功率器件由多個(gè)并聯(lián)的單元結(jié)構(gòu)組成，每一個(gè)所述單元結(jié)構(gòu)包括一個(gè)所述柵溝槽2，在各所述單元結(jié)構(gòu)外部包括一個(gè)用于引出各所述單元結(jié)構(gòu)的柵極的所述柵溝槽2。
[0030]步驟二、如圖2B所示，在所述柵溝槽2的側(cè)面和底部表面形成柵介質(zhì)層(未示出)，較佳為，所述柵介質(zhì)層為采用熱氧化工藝形成的柵氧化層。
[0031]淀積多晶硅3將所述柵溝槽2完全填充；對(duì)所述多晶硅3進(jìn)行回刻，由回刻后填充所述柵溝槽2中的所述多晶硅3組成多晶硅柵3，所述多晶硅柵3頂部表面低于所述柵溝槽2的頂部表面，所述柵溝槽2外部的所述多晶硅3完全去除。
[0032]步驟三、如圖2C所示，進(jìn)行P型阱區(qū)4注入形成阱區(qū)4，所述阱區(qū)4從所述硅外延層I的頂部表面往下延伸，所述多晶硅柵3的底部深于所述阱區(qū)4底部。
[0033]步驟四、如圖2C所示，進(jìn)行場(chǎng)氧化層5生長(zhǎng)，所述場(chǎng)氧化層5形成于所述多晶