[发明专利]一种沟槽型MOS器件结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种沟槽型MOS器件结构及其制造方法，所述器件结构从下到上依次包括多晶硅层；氮化硅层；从下到上依次包括衬底、第一外延层和第二外延层的衬底结构；栅介质层；第一介质层；金属电极引出端；其中，第二外延层内设有深沟槽，其下部从外向内依次为氧化层和多晶硅掺杂层，其上部从外向内依次为栅介质层和多晶硅层，第二外延层上设有源区、体区及体区接触区，源区位于第二外延层的顶部，体区位于源区下方，体区接触区位于深沟槽两侧并间隔所述源区。通过本发明所述的沟槽型MOS器件结构及其制造方法，解决了现有沟槽型MOS器件因在栅氧生长工艺中晶圆背面的高浓度掺杂多晶硅中的磷往外扩散，导致器件失效的问题。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种沟槽型MOS器件结构及其制造方法。

背景技术

沟槽型MOS器件(Trench MOS)晶体管是一种新型垂直结构器件，是在VDMOS(垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管)的基础上发展起来的，两者均属于高原胞密度器件。但沟槽型MOS器件与VDMOS器件相比有许多性能优势：如更低的导通电阻、低栅漏电荷密度，从而有低的导通和开关损耗及快的开关速度；同时由于沟槽型MOS器件的沟道是垂直的，故可进一步提高其沟道密度，减小芯片尺寸。

沟槽型MOS器件(Trench MOS)作为一种重要的功率器件，在DC-DC转换、稳压器、电源管理模块、机电控制、显示控制、汽车电子等领域都有广泛应用，所以目前对沟槽型MOS器件的研究已经非常深入，并且这种器件设计和制造工艺已经非常成熟。

现有的沟槽型MOS器件广泛采用栅氧隔离的上下沟槽型结构，其中，有源多晶硅采用高浓度掺杂成N型；磷在温度大于855℃的多晶硅中的扩散速度很快，并且随着温度的升高持续增强，当在后续的栅氧生长工艺中(温度一般为1000℃)，晶圆背面的高浓度掺杂多晶硅中的磷往外快速扩散致使炉管形成N型环境，同时会扩散到同管中的其它晶圆，由于晶圆正面在后续的工艺中将形成器件P型沟道，故如果此时有不稳定的N型掺杂，将导致后续的源/体结深以及外形不是器件所需要的，从而致使开启电源以及源漏极电流不可控失效。

鉴于此，有必要设计一种新的沟槽型MOS器件结构及其制造方法用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沟槽型MOS器件结构及其制造方法，用于解决现有沟槽型MOS器件因在栅氧生长工艺中晶圆背面的高浓度掺杂多晶硅中的磷往外扩散，导致器件失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽型MOS器件结构的制造方法，所述制造方法包括：

1)提供一衬底结构，所述衬底结构包括具有第一导电类型的衬底、形成于所述衬底上表面的具有第一导电类型的第一外延层、及形成于所述第一外延层上表面的具有第一导电类型的第二外延层；

2)对所述第二外延层进行光刻，以形成若干相互平行的深沟槽；

3)在所述第二外延层上表面、深沟槽内表面及衬底下表面形成氧化层；

4)在所述氧化层表面沉积多晶硅掺杂层，其中，所述多晶硅掺杂层填充满所述深沟槽并覆盖于所述第二外延层表面的氧化层上表面，及覆盖所述衬底表面的氧化层下表面；

5)在所述多晶硅掺杂层表面形成氮化硅层，其中，所述氮化硅层覆盖所述第二外延层上方的多晶硅掺杂层上表面及所述衬底下方的多晶硅掺杂层下表面；

6)去除所述第二外延层上方的氮化硅层，并对所述第二外延层上方的多晶硅掺杂层进行刻蚀，以使所述深沟槽内多晶硅掺杂层的上表面低于所述第二外延层的上表面，形成第二沟槽；

7)去除所述第二外延层上表面及第二沟槽内表面的氧化层，并在所述第二外延层上表面及第二沟槽内表面形成栅介质层；