[发明专利]一种沟槽型VDMOS器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种沟槽型VDMOS器件及其制造方法。

背景技术

垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)包括平面型VDMOS和沟槽型VDMOS。沟槽型VDMOS是一种用途非常广泛的功率器件，其漏源两极分别设置在器件两侧，电流在器件内部垂直流通，从而增加了电流密度，改善了额定电流，单位面积的导通电阻较小。

常规的沟槽型VDMOS器件的制造方法如图1至图7所示，其通常包括：1)在硅衬底1的外延层2表面形成初始氧化层10，通过光刻和刻蚀，在外延层2的内部形成沟槽11；2)在形成有沟槽的硅衬底表面依次形成栅氧化层3和掺杂的多晶硅层4，多晶硅层4同时填充在整个沟槽内部；3)刻蚀，去除沟槽外部的多晶硅层4后，进行离子注入，从而在外延层2的内部形成体区5；4)对形成有体区5的硅衬底进行光刻，在形成具有源区图形的光刻胶层12后，注入不同类型的离子，从而在外延层2内部的沟槽两侧形成源区6；5)形成介质层7、接触孔和金属层(包括正面金属层8和背面金属层9)。

沟槽型VDMOS器件的栅漏电容Cgd(即栅漏极之间的电容)主要是由沟槽底部的多晶硅/栅氧化层/外延层之间的寄生电容所形成(如图7所示)，该电容会影响VDMOS器件的动态特性。为了降低该电容值，目前主要采取的方法是整体增加栅氧化层的厚度，但是该方法会影响VDMOS器件的其他性能参数(如阈值电压等)。

发明内容

本发明提供一种沟槽型VDMOS器件及其制造方法，该制造方法通过优化VDMOS器件的栅极结构，在不影响器件其他性能参数的情况下即可有效降低器件的栅漏电容；利用该制造方法制成的器件具有较低的栅漏电容。

本发明提供的一种沟槽型VDMOS器件的制造方法，至少包括如下顺序进行的步骤：

在具有沟槽的硅衬底表面形成氧化层；

在所述氧化层表面形成不掺杂的第一多晶硅层；

去除所述沟槽外部的第一多晶硅层和所述沟槽内部的部分第一多晶硅，在所述沟槽底部保留部分第一多晶硅；

去除所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅上方的氧化层；

在所述硅衬底表面形成栅氧化层；

在所述栅氧化层表面形成掺杂的第二多晶硅层。

本发明所述的制造方法对沟槽型VDMOS器件的栅极结构进行优化，通过在沟槽内部的掺杂多晶硅(即第二多晶硅层)与沟槽底部之间形成不掺杂的多晶硅(即沟槽底部保留的部分第一多晶硅)作为屏蔽，从而有效地降低了器件的栅漏电容，并且对器件的其他性能参数不会产生不利影响。在本发明中，如无特殊说明，所述沟槽外部指的是沟槽开口上方的整个区域，所述沟槽内部指的是由沟槽内壁与沟槽开口所围成的区域。

本发明提供的沟槽型VDMOS器件的制造方法还包括在所述硅衬底上形成体区和源区的步骤，所述体区位于所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅的上方(即所述体区的下表面高于所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面)。可以理解的是，所述体区进一步位于所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅表面的栅氧化层的上方。

在本发明中，对形成所述体区和源区的步骤的顺序并不严格限定，例如可以在形成所述第二多晶硅层并且在去除所述沟槽外部的第二多晶硅层后，再依次形成所述体区和源区。此外，在满足沟槽型VDMOS器件基本性能的前提下，本发明对所述体区的下表面高于所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面的程度并无严格限定，例如所述体区的下表面可以略高于所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅的上表面。

进一步地，所述氧化层的厚度可以为0.02～0.2um，所述栅氧化层的厚度可以为0.02～0.2um。所述氧化层和所述栅氧化层可以采用常规方法进行生长，生长温度可以为900～1100℃。

进一步地，所述第一多晶硅层的厚度可以为0.2～0.8um，所述第二多晶硅层的厚度可以为0.1～0.3um。所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层可以采用常规方法进行生长，生长温度可以为500～700℃。

本发明还提供一种制造沟槽型VDMOS器件的方法，包括如下顺序进行的步骤：

在硅衬底的外延层内部形成沟槽；

在形成有所述沟槽的硅衬底表面形成氧化层；

在所述氧化层表面形成不掺杂的第一多晶硅层；

去除所述沟槽外部的第一多晶硅层和所述沟槽内部的部分第一多晶硅，在所述沟槽底部保留部分第一多晶硅；

去除所述沟槽底部保留的部分第一多晶硅上方的氧化层；

在所述硅衬底表面形成栅氧化层；