技術領域

本發(fā)明涉及半導體電子器件技術領域，具體涉及一種Trench MOS器件及其制備方法。

背景技術

Trench MOS器件是一種新型垂直結(jié)構器件，是在VDMOS(垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管)的基礎上發(fā)展起來的，和VDMOS相比，Trench MOS具有更低的導通電阻和柵漏電荷密度，因此具有更低的導通和開關損耗和更快的開關速度。同時由于TrenchMOS器件的溝道是垂直的，故可進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，通孔一般會刻蝕至阱區(qū)，并且在沉積金屬之前先要進行離子注入，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，當在沉積金屬之前進行離子注入時，由于通孔深度變深，阱區(qū)的摻雜會下闊，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

針對現(xiàn)有技術的不足，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，由于工藝波動所引起的通孔深度變化而導致阱區(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設厚度的第一介質(zhì)層20。溝槽的深度為1μm-1.5μm。預設厚度為400?-700?。當預設厚度太薄時，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)層上生長多晶硅，以將溝槽填滿，并將多晶硅30進行磨平回刻。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)依次進行N型摻雜和P型摻雜，得到阱區(qū)和源極，源極設于阱區(qū)之上。具體細分為：

（1）對P型外延襯底10進行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P型外延襯底10進行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導通接出，但是為了避免寄生三極管效應，凹槽一般會刻蝕至阱區(qū)40。

5、在凹槽內(nèi)以第一預設溫度、第一預設濃度進行P型離子注入，待P型離子注入完成后，以第二預設溫度、第二預設濃度進行N型離子注入。具體細分為：

（1）P型離子為硼離子，第一預設溫度為800℃-1100℃，第一預設濃度為1×10¹²cm^-3-1×10¹⁵cm^-3。通過第一預設溫度和第一預設濃度的設置，以控制P型離子的擴散區(qū)域。擴散區(qū)域太寬，會影響閾值電壓，擴散區(qū)域太深，將會導致源極50區(qū)域短路。

當?shù)谝活A設濃度太低時，抑制N型離子的擴散有限，阱區(qū)40下闊形成凸起，導致BV下降；當?shù)谝活A設濃度太高時，導致P型離子的擴散區(qū)域變寬變深，影響閾值電壓或造成源極50短路。

同理，當?shù)谝活A設溫度過低時，P型離子的擴散區(qū)域有限，抑制N型離子的擴散有限，阱區(qū)40下闊形成凸起，導致BV下降；當?shù)谝活A設溫度太高時，導致P型離子的擴散區(qū)域變寬變深，影響閾值電壓或造成源極50短路。

（2）在預設次數(shù)下，N型離子為砷離子，第二預設溫度為700℃-1100℃，第二預設濃度為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，將會導致阱區(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，由于工藝波動所引起的通孔深度變化而導致阱區(qū)的摻雜下闊，使PN結(jié)形成曲率半徑較小的凸起，造成BV下降的技術問題。

元器件符號說明：

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。

具體實施方式

根據(jù)上表實施案例數(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。