[发明专利]一种沟槽型功率MOS器件及其制造工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种沟槽型功率MOS器件及其制造工艺方法。

背景技术

在半导体集成电路中，现有典型的沟槽型功率MOS(金属氧化物半导体)器件的结构如图1所示，由下至上包括硅衬底、漏极、体区、源区、栅极沟槽、接触孔、层间电介质和顶层金属，栅极沟槽内依次生长栅氧和多晶硅。

目前普通的沟槽型功率MOS器件，影响栅极电阻的因素主要是沟槽尺寸以及多晶硅参杂浓度。现有的沟槽型功率MOS器件普遍存在的问题是栅极电阻较高。因此，如何降低沟槽型功率MOS器件栅极电阻，是亟需解决的问题。本发明的想法是栅极多晶硅上生长一层金属钨的硅化物(WSix)，使得栅极电阻仅为金属的电阻量级，达到平面器件的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沟槽型功率MOS器件的制造工艺方法，本发明在现有沟槽型功率MOS工艺的基础上，通过在栅极上生长一层金属钨的硅化物(WSix)，得到较原有工艺更低的栅极电阻。为此，本发明还提供一种沟槽型功率MOS器件。

为解决上述技术问题，本发明提供一种沟槽型功率MOS器件的制造工艺方法，包括如下步骤：

步骤1，在生长完栅氧的沟槽内沉积一层多晶硅，多晶硅厚度应确保沟槽内有足够空隙以便后续步骤2顺利填入金属钨的硅化物；

步骤2，在全硅片上沉积一层金属钨的硅化物以填满沟槽内空隙；

步骤3，通过干法刻蚀将金属钨的硅化物以及多晶硅回刻至表面栅氧；

步骤4，进行包括体区注入、推进，源区注入、推进，层间电介质淀积，刻蚀接触孔以及接触孔注入，顶层金属沉积步骤的后续工艺。

在步骤1中，所述沟槽内生长栅氧采用高温干氧工艺，生长温度范围为900～1050摄氏度，所述栅氧的厚度为150～1000埃。所述多晶硅采用化学气相沉积法沉积，沉积温度范围为500～600摄氏度，该多晶硅的厚度为500～1000埃。

步骤2中，所述沉积一层金属钨的硅化物采用化学气相沉积法，沉积温度范围为550～600摄氏度，该金属钨的硅化物的厚度为1500～2500埃。

在步骤3中，所述干法刻蚀以栅氧为刻蚀停止层。

此外，本发明还提供一种沟槽型功率MOS器件，由下至上包括硅衬底、漏极、体区、源区、栅极沟槽、接触孔、层间电介质、顶层金属；在栅极沟槽内依次生长栅氧、多晶硅以及金属钨的硅化物，使得栅极沟槽内多晶硅中间设有金属钨的硅化物以降低栅极电阻Rg。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在原有沟槽型功率MOS器件的制造工艺基础上，仅增加了化学气相淀积WSix与WSix刻蚀步骤，就大大减少了多晶硅沉积的厚度，工艺过程简单，工艺成本增加较少，却能得到比现有沟槽型功率MOS器件产品栅极电阻Rg更低的器件，从而改善了器件的栅极电阻。

附图说明

图1是现有典型的沟槽型功率MOS器件结构的剖面示意图；

图2-图5是采用本发明方法的工艺流程示意图；其中，图2是本发明方法步骤1完成后的剖面示意图；图3是本发明方法步骤2完成后的剖面示意图；图4是本发明方法步骤3完成后的剖面示意图；图5是本发明方法步骤4完成后的剖面示意图(即本发明沟槽型功率MOS器件结构的剖面示意图)。

图中附图标记说明：

1为外延层，作为MOS器件漏极；2为栅极氧化层；3为栅极多晶硅；4为金属钨的硅化物(WSix)；5为源区；6为body区(即体区)；7为层间电介质；8为接触孔；9为顶层金属；10为接触孔注入区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图2～图5所示，本发明一种沟槽型功率MOS器件的制造工艺方法，具体包括如下步骤：

1.首先是在硅衬底上刻蚀形成栅极沟槽，在沟槽内通过高温干氧工艺生长一层栅极氧化层2，其厚度为150～1000埃(视器件要求而定)，温度范围为900～1050摄氏度，在生长完栅极氧化层2的沟槽内以化学气相沉积的方法沉积一层较薄的栅极多晶硅3，沉积温度范围为500～600摄氏度，栅极多晶硅3的厚度为500～1000埃(以0.4微米宽的沟槽为例)，确保沟槽内有足够空隙以方便后续金属钨的硅化物(WSix)沉积为准(见图2)。

2.以化学气相沉积的方法在栅极多晶硅3上沉积一层金属钨的硅化物4，沉积温度范围为550～600摄氏度，金属钨的硅化物4的厚度为1500～2500埃，以确保填满沟槽空隙为准(见图3)。