[发明专利]超接面MOS纵向P型区的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制作方法，具体涉及一种MOS管的制成方法。

背景技术

超接面MOS(Super Junction MOS)是一种新型的高压MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)结构，其优点在于该器件在耐高压工作的同时可以提供比传统高压MOSFET小一个数量级的导通电阻。

超接面MOS的特征结构是在于在N型外延区引入了很多从外延顶部延伸到沉底区的P型区域，导致MOS管在高压工作状态下除了产生纵向的从漏极到源极的电场外，还有由于横向的PN区出现的横向电场。在不同方向上电场的共同作用下导致电场在横向和纵向上的均匀分布，从而实现在低电阻率外延片上制成高耐压MOS管。

超接面MOS的N型外延上的P型区的形成有多种方法，通常的方法是在外延生长过程中采用多次扩散的方法来实现，包括如下工艺步骤：

步骤1，外延生长后，通过光刻胶定义出P区，然后进行P型注入退火；

步骤2，再一次外延生长，通过光刻胶定义出P区，然后进行P型注入退火；

步骤3，多次重复上述步骤达到所需外延厚度，同时完成纵向P区的形成。

步骤4，栅二氧化硅生长，栅极多晶硅(多晶栅)生长，体注入形成体区，源注入形成源区等形成超接面MOS。

超接面MOS作为一种新型高压器件，凭借其特殊结构带来的低导通电阻，低功耗和低开关时间的优势，在高压应用领域有很大的竞争优势。但是，如上所述的传统的多次外延、光刻、注入的加工方式使工艺复杂化，限制了产品的加工成本和生产期。

为此有人提出改进工艺方案，即先利用外延生长足够厚的N型区，然后用干刻工艺一次刻蚀形成深沟槽，最后再用外延生长P型薄膜填充深沟槽，从而形成NP相间的P型区。但是该工艺过程对于P型外延生长工艺形成挑战，因为目前仅靠外延生长的方法，很难填充深沟槽，而是在填充后留有一定较大的的缝隙，可能导致器件漏电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超接面MOS纵向P型区的制作方法，其可以有效弥补沟槽填充不足的问题，防止器件漏电。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种超接面MOS纵向P型区的制作方法，包括以下步骤：步骤一、在硅衬底上生长N型外延；步骤二、在外延区上刻蚀形成深沟槽；步骤三、生长P型外延硅用以填充部分深沟槽，在沟槽内部形成P型单晶硅，构成超接面MOS的纵向P型区域；步骤四、在外延表面生长氧化物，从而完全填充深沟槽。步骤五、去除表面氧化物，露出外延表面；步骤六、在外延上生长栅二氧化硅，在栅二氧化硅上生长栅极多晶硅，体注入形成体区，源注入形成源区。

本发明的有益效果在于：利用外延成长和氧化物混合填充深沟槽工艺方法可以有效改善填充工艺，同时降低生产成本，提高生产效率。本发明利用氧化物填孔性能好的特性，用氧化物填充外延之后的剩余沟槽部分，可以有效弥补沟槽填充不足的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述步骤一中外延层生长的示意图；

图2是本发明实施例所述步骤二中深沟槽刻蚀的示意图；

图3是本发明实施例所述步骤三中外延填充深沟槽的示意图；

图4是本发明实施例所述步骤四中氧化物填充深沟槽的示意图；

图5是本发明实施例所述步骤五中氧化物回刻的示意图；

图6是本发明实施例所述步骤六中生成器件结构的示意图；

图7是本发明实施例所述方法流程示意图。

具体实施方式

超接面MOS结构中P型区的形成一般是通过多次离子注入和外延生长，此外还有一种方法是先一次性刻蚀形成深槽，然后填充外延从而形成P型区，这种方法的优点是减少工艺复杂程度和加工时间。但由于沟槽较深，造成外延填充能力不足。本发明要解决深沟槽外延填充能力不足问题，本发明利用外延成长和氧化物混合填充深沟槽工艺来解决上述的技术问题。在保证足够的外延厚度的情况下，先在沟槽中沉积一部分外延，然后用氧化物填充剩余的部分。

如图1-图7所示，本发明通过外延加氧化物工艺的方式来形成超接面MOS的纵向P区，采用的主要工艺步骤如下：

如图1所示，步骤1.在硅衬底上直接一次性生长N型外延，外延厚度按照器件应用要求来定；

如图2所示，步骤2.在N型外延生长后，通过干刻工艺在外延区上刻蚀形成深沟槽；

如图3所示，步骤3.利用外延方法生长P型外延硅用以填充部分深沟槽，在沟槽内部形成P型单晶硅，构成超接面MOS的纵向P型区域；