TrenchMOS结构及其制作方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术trench mos结构及其制作方法技术领域1.本技术涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种trench mos结构及其制作方法。背景技术：2.半导体工艺中trench mos已经是一个成熟的工艺，trench mos为沟槽式金属氧化物场效应晶体管，具有更低的导通电阻rdson和栅漏电荷密度，从而可实现更低的导通和开关损耗及更快的开关速度。trench mos通过采用最先进的沟槽技术和芯片布局，具有抗冲击能力强，输出效率高，成本低等特点，可应用于工作频率小于100khz的各种应用领域。3.在传统的trench mos工艺流程中，是将body注入和源极离子注入及退火放在沟槽制作及poly填充之后。由于poly的退火温度相较于boby注入和源极离子注入后的退火温度低，传统工艺流程中，在对boby和源极离子注入退火时，由于poly是裸露在环境中的，而poly中掺杂了很重的硼或磷原子，在高温1000℃以上很容易扩散到晶圆表面并在表面堆积，甚至通过高温环境扩散到其它晶圆的表面。这些杂质的扩散和堆积会影响晶圆最终测试的电性能，例如漏电，导通电阻等。此外，poly退火后又经过两次body和源极离子注入后的退火，而且温度梯度过大，会导致热应力增大，晶圆弯曲变形严重，从而影响后续光刻等工艺。技术实现要素：4.本技术的目的包括，例如，提供了一种trench mos结构及其制作方法，其能够避免退火高温对器件性能产生影响。5.本技术的实施例可以这样实现：6.第一方面，本技术提供一种trench mos结构的制作方法，所述方法包括：7.在提供的衬底一侧形成外延层；8.对所述外延层进行body注入形成注入区，并进行退火处理；9.在所述外延层中的注入区进行源极离子注入及退火处理以形成源极；10.对所述外延层进行刻蚀形成沟槽，所述沟槽位于源极之间；11.于所述沟槽内生长形成栅氧化层，并在所述沟槽内填充多晶硅。12.在可选的实施方式中，所述在所述外延层中的注入区进行源极离子注入及退火处理以形成源极的步骤，包括：13.在所述外延层远离所述衬底的一侧形成光刻胶层；14.对所述光刻胶层进行光刻，以暴露出部分外延层；15.基于暴露出的外延层进行源极离子注入，并采用1000℃到1200℃的温度进行退火处理以形成源极；16.清除残留的光刻胶层。17.在可选的实施方式中，所述对所述外延层和衬底进行刻蚀形成沟槽的步骤，包括：18.在所述外延层远离所述衬底的一侧形成硬掩膜层；19.对所述硬掩膜层进行光刻，以在所述外延层上定义出需形成沟槽的刻蚀区域；20.基于所述刻蚀区域对所述外延层进行刻蚀，以形成沟槽。21.在可选的实施方式中，所述方法还包括：22.在所述硬掩膜层和所述多晶硅的上方沉积bpsg。23.在可选的实施方式中，所述方法还包括：24.在所述沟槽内填充多晶硅后，采用800℃到1000℃的温度进行退火处理；25.采用回刻或化学机械研磨以使填充的多晶硅与所述硬掩膜层齐平。26.在可选的实施方式中，所述沟槽的深度为0.3um至8um。27.在可选的实施方式中，所述硬掩膜层的厚度为2000a至5000a。28.第二方面，本技术提供一种trench mos结构，采用前述实施方式任意一项所述的制作方法得到，所述trench mos结构包括：29.衬底；30.形成于所述衬底一侧的外延层，所述外延层中具有通过body注入并进行退火处理后形成的注入区，所述注入区内具有通过源极离子注入并进行退火处理形成的源极；31.所述外延层内具有通过刻蚀形成的沟槽，所述沟槽位于源极之间；32.所述沟槽内生长形成有栅氧化层，所述沟槽内填充有多晶硅。33.在可选的实施方式中，在所述外延层的除所述沟槽之外的表面形成有硬掩膜层。34.在可选的实施方式中，在所述硬掩膜层和所述多晶硅的上方沉积形成有bpsg。35.本技术实施例的有益效果包括，例如：36.本技术提供一种trench mos结构及其制作方法，首先对外延层进行body注入形成注入区并进行退火处理，再在注入区进行源极离子注入及退火处理形成源极。之后再对外延层进行刻蚀形成沟槽，于沟槽内生长形成栅氧化层，并在沟槽内填充多晶硅。本方案中，在制作中先进行body注入和源极离子注入并退火，再进行沟槽制作和多晶硅填充，如此，可有效避免body注入和源极离子注入后退火的高温对多晶硅产生影响，进而影响器件性能。附图说明37.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。38.图1(a)至图1(k)为传统trench mos的工艺流程中各个步骤所形成的器件结构图；39.图2为本技术实施例提供的trench mos结构的制作方法的流程图；40.图3至图12为本技术实施例提供的trench mos结构的制作方法中各个步骤所形成的器件结构图。41.图标：10-衬底；20-外延层；21-注入区；30-光刻胶层；40-源极；50-硬掩膜层；60-沟槽；70-栅氧化层；80-多晶硅；90-bpsg。具体实施方式42.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。43.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。45.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。47.在传统的trench mos的工艺流程中，往往是在进行trench制作并填充多晶硅之后，再进行body注入和源极离子注入及退火。请参阅图1(a)至图1(k)所示，现有技术中这种传统工艺流程中，依次按照图1(a)至图1(k)中各个图所示意的流程进行制作。依次包括硬掩膜层的制作-对硬掩膜层进行光刻-沟槽制作-去除硬掩膜层-沟槽内生长栅氧化层-沟槽内填充多晶硅-在外延层进行body注入并退火-基于光刻胶层进行光刻-源极离子注入并退火-于外延层进行teos沉积-bpsg沉积。在此基础上，再进行后期的常规工艺流程。48.可见，在现有的工艺流程中，trench制作及多晶硅的填充在body注入和源极离子注入及退火之前，body注入和源极离子注入后退火的高温将导致多晶硅中掺杂的硼或磷原子扩散至晶圆表面并在表面堆积，进而影响晶圆测试的性能。且多晶硅将经过多次高温较高的退火，容易导致晶圆弯曲变形。49.基于上述研究发现，本技术提供一种trench mos结构的制作方法，在制作过程中先进行body和源极离子注入并退火，再进行沟槽制作和多晶硅填充，从而以避免body注入和源极离子注入后退火的高温对多晶硅产生的影响。50.第一实施例51.请参阅图2，为本技术实施例提供的trench mos结构的制作方法的流程图。本技术实施例中trench mos结构的制作方法包含以下步骤：52.s101，在提供的衬底10一侧形成外延层20，请参阅图3。53.s102，对所述外延层20进行body注入形成注入区21，并进行退火处理，请参阅图4。54.s103，在所述外延层20中的注入区21进行源极离子注入及退火处理以形成源极40，请结合参阅图5-图6。55.s104，对所述外延层20进行刻蚀形成沟槽60，所述沟槽60位于源极40之间，请结合参阅图7-图9。56.s105，于所述沟槽60内生长形成栅氧化层70，并在所述沟槽60内填充多晶硅80，请结合参阅图10-图11。57.请参阅图3，本实施例中，可利用外延设备在提供的衬底10上生长形成外延层20。衬底10主要起到支撑和改善外延层20特性的作用，外延层20生长在衬底10上，衬底10材料性质和衬底10表面形状对外延层20的特性有较大影响。本实施例中，衬底10的表面需具有超高平整度，外延层20可为n型外延层20。58.请参阅图4，在n型外延层20中可进行body注入形成注入区21，body注入可为p型离子注入。注入的方式可以是单次注入或多次注入，注入时注入能量可为50ekv～100ekv，以便于可注入不同深度。59.在body注入后，执行退火处理。body注入后的退火温度可为1000℃-1200℃。在此基础上，可进行源极离子的注入。60.本实施例中，可通过以下方式进行源极离子的注入：61.在外延层20远离衬底10的一侧形成光刻胶层30。对光刻胶层30进行光刻，以暴露出部分外延层20，请参阅图5。62.本实施例中，可在外延层20上形成正性光刻胶层30或负性光刻胶层30。在采用正性光刻胶层30时，通过曝光显影后，光刻胶层30的曝光部分被溶解，未曝光部分保留下来。而采用负性光刻胶层30时，通过曝光显影后，曝光部分被保留下来，未曝光部分被溶解。63.光刻胶层30部分被溶解后，将暴露出部分外延层20，外延层20被暴露出的部分即为需要进行源极离子注入的区域。64.请参阅图6，基于暴露出的外延层20进行源极离子注入，并采用1000℃到1200℃的温度进行退火处理以形成源极40，清除残留的光刻胶层30。65.本实施例中，源极离子注入可为n型注入，源极离子可为as离子、p离子等。源极离子注入的注入能量可为50ekv-100ekv。源极离子注入后，进行退火处理，退火处理的温度在1000℃-1200℃。之后可以采用湿法去除或者干法去除的方式，去除残留的光刻胶层30。66.例如，可以将带有光刻胶层30的晶圆浸泡在有机溶剂中溶解或者分解残留的光刻胶层30，将晶圆表面的光刻胶去除。或者，可以采用等离子体氧化或者分解等方式去除残留的光刻胶层30。67.本实施例中，由上述可知，在进行body注入及源极离子注入后的退火温度在1000℃-1200℃，两个注入操作后的退火温度均较高。68.在上述基础上，进行沟槽60制作以及多晶硅80的填充。本实施例中，通过以下方式进行沟槽60制作：69.请参阅图7，在外延层20远离衬底10的一侧形成硬掩膜层50。70.本实施例中，可采用低压化学气相沉积于外延层20上形成硬掩膜层50。硬掩膜层50是一种无机薄膜材料，主要的成分通常有tin、sin、sio2等。本实施例中，硬掩膜层50可采用sio2。硬掩膜层50主要运用于多重光刻工艺中，通过将多重光刻胶图案转移到硬掩膜层50上，然后通过硬掩膜层50将最终图形转移到下层层级上。71.本实施例中，硬掩膜层50的厚度为2000a至5000a。72.请参阅图8，对所述硬掩膜层50进行光刻，以在所述外延层20上定义出需形成沟槽60的刻蚀区域。73.本实施例中，通过对硬掩膜层50进行光刻，从而定义出需要刻蚀的沟槽60的宽度。在外延层20上定义出的刻蚀区域可位于两端的源极40之间。74.请参阅图9，基于刻蚀区域对外延层20进行刻蚀，以形成沟槽60。75.本实施例中，在基于刻蚀区域对外延层20进行刻蚀时，硬掩膜层50可以作为保护层以对除刻蚀区域之外的外延层20进行保护。在对定义出的刻蚀区域处的外延层20进行刻蚀时，硬掩膜层50也将受到刻蚀的影响，因此，硬掩膜层50的厚度也有所减小。76.本实施例中，刻蚀形成的沟槽60的深度为0.3um至8um，沟槽60从外延层20向衬底10的方向延伸。77.现有技术中，在进行沟槽60制作后再进行body注入和源极40离子注入，沟槽60制作中硬掩膜层50只是作为沟槽60制作所用，后面还需去除，一则增加了工艺步骤，二则无法作为产品一部分所用。78.本实施例中，在进行body注入和源极离子注入后，再进行沟槽60制作，硬掩膜层50在沟槽60制作后无需去除，后续可以直接作为bpsg90下的阻挡层所用。如此，省去了两个工艺制作步骤，缩短产品制作周期且降低了产品制作成本。79.在上述基础上，请参阅图10，本实施例中，在制作形成的沟槽60侧壁以及沟槽60底部生长形成栅氧化层70。形成的栅氧化层70的厚度可为500a-5000a，栅氧化层70的生长温度可为900℃-1100℃。80.请参阅图11，在沟槽60内生长栅氧化层70后，可于沟槽60内填充多晶硅80。在此基础上，还可包括以下步骤：81.在沟槽60内填充多晶硅80后，采用800℃到1000℃的温度进行退火处理，并采用回刻或化学机械研磨以使填充的多晶硅80与硬掩膜层50齐平。82.由上述可见，本实施例中，body注入和源极离子注入后的退火温度较高，高于进行多晶硅80填充后的退火温度。将body注入和源极离子注入及退火处理放在沟槽60制作和多晶硅80填充之前进行，可以有效避免body注入和源极离子注入后的退火高温对多晶硅80产生的影响，进而避免对器件性能产生影响。83.本实施例中，在上述基础上，制作方法还包括以下步骤：84.请参阅图12，在硬掩膜层50和多晶硅80的上方沉积bpsg90。其中，bpsg90为含硼离子的二氧化硅。可采用化学气相沉积的方式沉积形成bpsg90，bpsg90的厚度可为2000a-10000a。85.而预先生长的硬掩膜层50，可以作为bpsg90的阻挡层，以避免bpsg90中的硼离子扩散至外延层20。86.在上述工艺流程基础上，可进行后期常规工艺流程，例如，包括接触孔的制作、金属布线、钝化层制作等。87.本实施例所提供的trench mos结构的制作方法，将body注入和源极离子注入及退火放在沟槽60制作和多晶硅80填充之前，可以避免body注入和源极离子注入后的退火高温导致多晶硅80扩散至晶圆表面，进而影响晶圆的电性能的问题。并且，将沟槽60制作放在注入操作之后，沟槽60制作中形成的硬掩膜层50无需进行去除处理，可直接作为后续的bpsg90的阻挡层，如此，缩短了产品制作周期且降低了产品制作成本。88.第二实施例89.本技术实施例还提供一种trench mos结构，该trench mos结构可通过上述实施例中任意一种实现方式的制作方法所得到。90.请再次参阅图12，该trench mos结构包括衬底10、形成于衬底10一侧的外延层20。其中，外延层20可为n型外延层20。91.在外延层20中具有通过body注入并进行退火处理后形成的注入区21，注入区21可由p型离子注入所形成。92.本实施例中在注入区21内具有通过源极离子注入并进行退火处理形成的源极40。源极离子注入可为n型注入，源极离子可为as离子、p离子等。93.在外延层20内具有通过刻蚀形成的沟槽60，沟槽60位于源极40之间。本实施例中，沟槽60的深度为0.3um至8um，沟槽60从外延层20向衬底10的方向延伸。94.在沟槽60内生长形成有栅氧化层70，而沟槽60内填充有多晶硅80。本实施例中，栅氧化层70形成于沟槽60的侧壁以及底部，栅氧化层70的厚度可为500a-5000a。95.在本实施例中，在外延层20的除沟槽60之外的表面还形成有硬掩膜层50，该硬掩膜层50可为sio2。硬掩膜层50的厚度可为2000a至5000a。而在硬掩膜层50和多晶硅80的上方沉积形成有bpsg90，bpsg90为含硼离子的二氧化硅。可采用化学气相沉积的方式沉积形成bpsg90，bpsg90的厚度可为2000a-10000a。96.需要说明的是，trench mos结构除了包含上述部分之外，还可具有其他部分，本实施例仅对需要保护的局部进行说明，trench mos结构的其他层级和结构可参见现有的常规设置，本实施例对此不作赘述。97.本实施例对于trench mos结构的未详尽之处，可参见上述实施例中的对应描述，本实施例在此不作赘述。98.综上所述，本技术实施例提供的trench mos结构及其制作方法，首先对外延层20进行body注入形成注入区21并进行退火处理，再在注入区21进行源极离子注入及退火处理形成源极40。之后再对外延层20进行刻蚀形成沟槽60，于沟槽60内生长形成栅氧化层70，并在沟槽60内填充多晶硅80。本方案中，在制作中先进行body注入和源极离子注入并退火，再进行沟槽60制作和多晶硅80填充，如此，可有效避免body注入和源极离子注入后退火的高温对多晶硅80产生影响，进而影响器件性能。99.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。









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