發(fā)布時(shí)間：2024-04-15 | 
瀏覽量：1048
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Trench MOS器件及其制備方法。
背景技術(shù)
Trench MOS器件是一種新型垂直結(jié)構(gòu)器件，是在VDMOS(垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，和VDMOS相比，Trench MOS具有更低的導(dǎo)通電阻和柵漏電荷密度，因此具有更低的導(dǎo)通和開關(guān)損耗和更快的開關(guān)速度。同時(shí)由于TrenchMOS器件的溝道是垂直的，故可進(jìn)一步提高其溝道密度，減小芯片尺寸。
目前比較常見的Trench MOS器件的源極是通過在外延襯底的金屬區(qū)域刻蝕通孔，沉積金屬，以連接源極，將源極接出，但是為了避免寄生三極管效應(yīng)，通孔一般會(huì)刻蝕至阱區(qū)，并且在沉積金屬之前先要進(jìn)行離子注入，減少金屬與源極的接觸電阻。
但是，沉積金屬之前的離子注入與阱區(qū)的摻雜離子為同類型的摻雜，當(dāng)在沉積金屬之前進(jìn)行離子注入時(shí)，由于通孔深度變深，阱區(qū)的摻雜會(huì)下闊，形成凸起，減少抗壓外延襯底的厚度，結(jié)曲率半徑變小，造成BV（擊穿電壓）下降。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種Trench MOS器件及其制備方法，旨在解決沉積金屬之前注入與阱區(qū)的摻雜離子為同類型的摻雜，由于工藝波動(dòng)所引起的通孔深度變化而導(dǎo)致阱區(qū)的摻雜下闊，使PN結(jié)形成曲率半徑較小的凸起，造成BV下降的技術(shù)問題。
本發(fā)明的一方面在于提供一種Trench MOS器件的制備方法，Trench MOS器件的制備方法包括：
1、提供一P型外延襯底，并在P型外延襯底上刻蝕形成溝槽，在P型外延襯底的表面和溝槽上沉積預(yù)設(shè)厚度的第一介質(zhì)層20。溝槽的深度為1μm-1.5μm。預(yù)設(shè)厚度為400?-700?。當(dāng)預(yù)設(shè)厚度太薄時(shí)，無法有效地隔離襯底與柵極，造成短路。第一介質(zhì)層20的生長(zhǎng)溫度為800℃-1100℃，通過熱氧和高溫的方式，能提高第一介質(zhì)層20的致密性和平整性。
2、在溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層上生長(zhǎng)多晶硅，以將溝槽填滿，并將多晶硅30進(jìn)行磨平回刻。多晶硅30磨平回刻后，形成柵極，避免多晶硅30殘留于P型外延襯底10的表面造成短路。
3、在P型外延襯底于靠近溝槽的側(cè)壁的一側(cè)依次進(jìn)行N型摻雜和P型摻雜，得到阱區(qū)和源極，源極設(shè)于阱區(qū)之上。具體細(xì)分為：
（1）對(duì)P型外延襯底10進(jìn)行N型摻雜，摻雜劑為磷，N型摻雜的溫度為700℃-1000℃，得到阱區(qū)40；其中，N型摻雜的濃度為1×1010cm-3-1×1014cm-3。
（2）對(duì)P型外延襯底10進(jìn)行P型摻雜，摻雜劑為硼，P型摻雜的溫度為800℃-1100℃，得到源極50。其中，P型摻雜的濃度為1×1013cm-3-1×1017cm-3。
4、在P型外延襯底的表面沉積第二介質(zhì)層，于靠近溝槽的一側(cè)刻蝕第二介質(zhì)層至阱區(qū)，形成凹槽。凹槽的深度為0.3μm-0.6μm。用于沉積金屬60，將源極50導(dǎo)通接出，但是為了避免寄生三極管效應(yīng)，凹槽一般會(huì)刻蝕至阱區(qū)40。
5、在凹槽內(nèi)以第一預(yù)設(shè)溫度、第一預(yù)設(shè)濃度進(jìn)行P型離子注入，待P型離子注入完成后，以第二預(yù)設(shè)溫度、第二預(yù)設(shè)濃度進(jìn)行N型離子注入。具體細(xì)分為：
（1）P型離子為硼離子，第一預(yù)設(shè)溫度為800℃-1100℃，第一預(yù)設(shè)濃度為1×1012cm-3-1×1015cm-3。通過第一預(yù)設(shè)溫度和第一預(yù)設(shè)濃度的設(shè)置，以控制P型離子的擴(kuò)散區(qū)域。擴(kuò)散區(qū)域太寬，會(huì)影響閾值電壓，擴(kuò)散區(qū)域太深，將會(huì)導(dǎo)致源極50區(qū)域短路。
當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)濃度太低時(shí)，抑制N型離子的擴(kuò)散有限，阱區(qū)40下闊形成凸起，導(dǎo)致BV下降；當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)濃度太高時(shí)，導(dǎo)致P型離子的擴(kuò)散區(qū)域變寬變深，影響閾值電壓或造成源極50短路。
同理，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)溫度過低時(shí)，P型離子的擴(kuò)散區(qū)域有限，抑制N型離子的擴(kuò)散有限，阱區(qū)40下闊形成凸起，導(dǎo)致BV下降；當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)溫度太高時(shí)，導(dǎo)致P型離子的擴(kuò)散區(qū)域變寬變深，影響閾值電壓或造成源極50短路。
（2）在預(yù)設(shè)次數(shù)下，N型離子為砷離子，第二預(yù)設(shè)溫度為700℃-1100℃，第二預(yù)設(shè)濃度為1×1013cm-3-1×1016cm-3。N型離子和P型離子均是通過凹槽的底部邊緣注入。
說明：為了減少金屬60與源極50之間的接觸電阻，需要在沉積金屬60之前注入與阱區(qū)40的摻雜離子為同類型的摻雜，進(jìn)行N型離子注入。但是，N型離子與阱區(qū)40的摻雜離子類型相同，將會(huì)導(dǎo)致阱區(qū)40的摻雜下闊，形成凸起，減少抗壓外延襯底的厚度，結(jié)曲率半徑變小，造成BV的下降。因此，在N型離子注入之前，注入P型離子，以抑制N型離子的擴(kuò)散，使得阱區(qū)40平滑，改善凸起的形成，從而抑制BV的下降。
6、待N型離子注入完成后，在凹槽內(nèi)沉積金屬。
有益效果：
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，解決了沉積金屬之前注入與阱區(qū)的摻雜離子為同類型的摻雜，由于工藝波動(dòng)所引起的通孔深度變化而導(dǎo)致阱區(qū)的摻雜下闊，使PN結(jié)形成曲率半徑較小的凸起，造成BV下降的技術(shù)問題。
元器件符號(hào)說明：
P型外延襯底10，第一介質(zhì)層20，第二介質(zhì)層21，多晶硅30，阱區(qū)40，源極50，金屬60。
具體實(shí)施方式
項(xiàng)目 | 凹槽的深度（μm） | BV值（V） |
實(shí)施例1 | 0.3 | 35.7 |
實(shí)施例2 | 0.4 | 35.2 |
實(shí)施例3 | 0.5 | 35.3 |
實(shí)施例4 | 0.6 | 35.2 |
對(duì)比例1 | 0.3 | 35.4 |
對(duì)比例2 | 0.4 | 34.8 |
對(duì)比例3 | 0.5 | 34.1 |
對(duì)比例4 | 0.6 | 33.2 |
根據(jù)上表實(shí)施案例數(shù)據(jù)可知，凹槽的深度越深，刻蝕到阱區(qū)的深度越深，注入的N型離子越容易造成阱區(qū)下闊，凸起越大，BV下降越多，當(dāng)在N型離子之前注入P型離子，能有效地抑制阱區(qū)下闊，抑制凸起的產(chǎn)生，提升BV。此外，凹槽越深，P型離子的抑制作用越明顯。
