[发明专利]沟槽型MOS晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率MOS晶体管技术领域，特别涉及一种沟槽型MOS晶体管的制造方法。

背景技术

功率MOS晶体管是一种在集成电路中提供和切换功率的特定类型的MOS晶体管，其不仅继承了MOS场效应管的优点，还具有耐压高、工作电流大、输出功率高、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管的优点集于一身，因此在开关电源、逆变器、电压放大器、功率放大器等电路中获得广泛应用。

功率MOS晶体管要求能够在高电压下正常工作，另一方面还要求能够输出大电流。因而，典型的做法是将大量的功率MOS晶体管单元组合成单个功率MOS晶体管，其中每一功率MOS晶体管单元输出相对少量的电流。然而，这种做法制成的功率MOS晶体管非常大，不符合如今的尺寸要求。

为了减小功率MOS晶体管的尺寸，目前引入了沟槽型MOS（trench MOS）晶体管，所述沟槽型MOS晶体管的沟道是垂直的，因而能够提高沟道密度，减小芯片尺寸。

请参考图1，其为现有技术的沟槽型MOS晶体管的部分剖视图。如图1所示，所述沟槽型MOS晶体管包括：衬底10，所述衬底10包括有源区和外围区（图中未示出）；形成于所述衬底10中的沟槽11；形成于所述沟槽11内的栅极结构12；形成于所述衬底10中的阱区13；形成于所述阱区13中的源区15和；形成于所述衬底10上的层间介质层16；贯穿所述层间介质层16并与所述有源区接触的接触孔18；以及形成于所述衬底10背面的漏区（图中未示出）。所述沟槽型MOS晶体管100的沟道是垂直的，电子从所述源区15经由沟道流至漏区。

请继续参考图1，现有技术的沟槽型MOS晶体管的制造方法通常包括以下步骤：首先，提供一衬底10，所述衬底10包括有源区和外围区；接着，对所述衬底10进行刻蚀形成沟槽11，并在所述沟槽11中形成栅极结构12；之后，在所述衬底10上沉积层间介质层16并刻蚀所述层间介质层16在有源区和外围区分别形成有源区通孔和外围区保护环；此后，通过所述有源区通孔进行阱区离子注入（well implant）在所述衬底10中形成阱区13，同时通过外围区保护环进行外围区离子注入（termination implant）；接着，填充所述有源区通孔和外围区保护环，并对所述有源区通孔中的填充物进行干法刻蚀形成初步的侧墙，接着通过所述初步的侧墙之间的间隙对所述阱区13进行源区离子注入（source implant）形成源区15；然后，通过刻蚀湿法去除所述初步的侧墙；之后，进行侧墙氧化层的沉积和干法刻蚀形成最终的侧墙17；最后，以最终的侧墙17为掩膜刻蚀所述源区15和阱区13，形成接触孔18。

在现有技术的沟槽型MOS晶体管的制造方法中，阱区离子注入、源区离子注入以及接触孔形成这三道工艺集成于一道光刻工艺中。然而，在制造过程中需要先形成初步的侧墙，通过初步的侧墙对所述阱区13进行源区离子注入，之后再通过刻蚀去除初步的侧墙，形成最终的侧墙17，整个过程需要两次干法刻蚀和一次湿法刻蚀才能完成。可见，制造工艺非常复杂。而且，由于初步的侧墙的存在使得源区离子注入时横向扩散的范围变得非常狭窄。进一步的，造成后续形成的接触孔18非常小，填充困难，极易造成接触孔填充不良。

因此，如何解决现有的沟槽型MOS晶体管的制造工艺复杂，而且掺杂效果和接触孔填充的性能都比较差的问题成为当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沟槽型MOS晶体管的制造方法，以解决现有的沟槽型MOS晶体管的制造工艺复杂，而且掺杂效果和接触孔填充的性能都比较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种沟槽型MOS晶体管的制造方法，所述沟槽型MOS晶体管的制造方法包括：

提供一衬底，所述衬底包括有源区和外围区；

在所述衬底上沉积层间介质层，并刻蚀所述层间介质层以在所述有源区和外围区分别形成有源区通孔和外围区保护环；

通过所述有源区通孔对所述衬底进行阱区离子注入形成阱区；

利用填充物填充所述有源区通孔和外围区保护环；

通过湿法刻蚀去除所述有源区通孔内的填充物和部分外围区保护环内的填充物；

对所述阱区进行源区离子注入形成源区；

再次利用填充物填充所述有源区通孔和外围区保护环，并刻蚀所述有源区通孔中的填充物形成侧墙；

以所述侧墙为掩膜刻蚀所述衬底形成与所述有源区接触的接触孔。

优选的，在沟槽型MOS晶体管的制造方法中，所述外围区保护环的截面宽度大于所述有源区通孔的截面宽度。