专利名称：一种可提高栅极氧化层均匀性的功率mos管的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种可提高栅极氧化层均匀性的功 率MOS管的制作方法。
背景技术：
传统的MOS管，其栅极、源极和漏极在同一水平面上(即水平沟道)，此 种结构在制造时非常方便，但因源极和漏极之间距离太近而无法满足大功率晶 体管的需求，为了满足大功率晶体管的需求，20世纪70年代末出现了具有垂直 沟道的MOS管(即功率MOS管)，其不仅继承了水平沟道MOS管输入阻抗高、 驱动电流小等优点，还具有耐压高、工作电流大、输出功率高、开关速度快等优 点。参见图1,显示了功率MOS管的剖视图，如图所示，所述功率M0S管1的栅 极沟槽为U型槽，所述功率MOS管1包括漏极区10、外延层11、栅极凹槽(未 图示)、栅极氧化层12、栅极13、反型衬底14、源极区15、栅极电极16、源 极电极17和漏极电极18，其中，外延层11和源极区15与漏极区IO掺杂类型 相同，反型衬底14与漏极区IO掺杂类型相反。以下将结合图1详述现有的功率MOS管1的制作方法，该功率MOS管制作 在硅衬底上，所述方法包括以下步骤(a)对硅衬底进行重掺杂制成漏极区10; (b)制作与漏极区10掺杂类型相同且轻掺杂的外延层11; (c)在外延层11 上光刻并刻蚀出栅极凹槽(未图示)，所述栅极凹槽的深度大于反型衬底14和 源极区15的总厚度，所述栅级凹槽的深宽比大于1.5; ( d )通过干氧氧化制作 预定厚度的栅极氧化层12，其中，氧化温度为1100摄氏度，氧化时间为20至 30分钟，氧气流量为10升/分钟；(e )在所述栅极凹槽中制作栅极13; ( f ) 在外延层11上制作与漏极区IO掺杂类型相反的反型衬底14; (g)在反型衬底 14上制作与漏极区10掺杂类型相同且重掺杂的源极区15; (h)制作栅极电极16、源极电极17和漏极电极18。试验证明，栅极氧化层12的膜厚均匀率(膜厚均匀率=凹槽底部氧化层厚 度+凹槽顶部氧化层厚度)小于75%时，功率M0S管漏电流增大或易被击穿。 通过上述步骤(d )制作的一册极氧化层12的膜厚均匀率均小于75%，故通过上述 方法制作的功率M0S管1漏电流大且极易被击穿。发明内容本发明的目的在于提供一种可提高栅极氧化层均匀性的功率M0S管的制作 方法，通过所述方法可大大提高栅极氧化层的均匀性。本发明的目的是这样实现的 一种可提高栅极氧化层均匀性的功率M0S管 的制作方法，该功率MOS管制作在硅衬底上，该方法包括以下步骤(l)通过 对硅衬底进行重掺杂来制作漏极区；(2 )制作一与该漏极区掺杂类型相同且轻 掺杂的外延层；(3 )光刻并刻蚀出栅极凹槽；(4 )通过干氧氧化制作预定厚 度的栅极氧化层；(5 )在该栅极凹槽中制作栅极；(6 )在该外延层上制作一 与该漏极区掺杂类型相反的反型衬底；(7 )在该反型衬底上制作一与该漏极区 掺杂类型相同且重掺杂的源极区；(8)制作栅极电极、源极电极和漏极电极； 其中，该栅极凹槽的深度大于反型衬底和源极区的总厚度；在步骤(4)中，通 过流量范围为15至18升/分钟的氧气进行干氧氧化。在上述的可提高栅极氧化层均匀性的功率M0S管的制作方法中，在步骤(4 ) 中，氧化温度为1100摄氏度，氧化时间为20至30分钟。在上述的可提高棚-极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法中，该栅极凹 槽为U型槽，该U型槽的深宽比大于l. 5。在上述的可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法中，该预定厚 度为600埃。在上述的可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法中，该栅极为 多晶硅栅极。与现有技术中采用较小流量的氧气而生成厚度极度不均的栅极氧化层相 比，本发明将氧气流量从10升/分钟提高到15至18升/分钟，从而改善了栅极 氧化层的均勻性，避免了栅极氧化层厚度极度不均所造成的功率MOS管的漏电或击穿。
本发明的可提高栅极氧化层均匀性的功率M0S管的制作方法由以下的实施 例及附图给出。图1为功率M0S管的剖视图；图2为本发明的可提高栅极氧化层均匀性的功率M0S管的制作方法的流程图；图3为完成图2中步骤S20后的功率MOS管的剖视图； 图4为完成图2中步骤S21后的功率M0S管的剖视图； 图5为完成图2中步骤S22后的功率M0S管的剖视图； 图6为完成图2中步骤S23后的功率MOS管的剖视图； 图7为完成图2中步骤S24后的功率MOS管的剖^L图； 图8为完成图2中步骤S25后的功率MOS管的剖视图； 图9为完成图2中步骤S26后的功率M0S管的剖视图； 图IO为完成图2中步骤S27后的功率MOS管的剖视图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法作进 一步的详细描述。本发明的可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管制作在硅衬底上，参见图2, 本发明的可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法首先进行步骤S20, 通过对硅衬底进行重掺杂来制作漏极区，其中，当制作N沟道功率MOS管时对 硅衬底进行N型重掺杂，当制作P沟道功率MOS管时对硅衬底进行P型重掺杂。 在本实施例中，以制作N沟道功率MOS管为例进行说明，故对硅衬底进行N型 重掺杂。参见图3,显示了本实施例完成步骤S20后的功率MOS管的剖视图，图中所 示的漏极区30被进行了 N型重掺杂。接着继续步骤S21,制作一与所述漏极区掺杂类型相同且轻掺杂的外延层。参见图4，配合参见图3，图4显示了本实施例完成步骤S21后的功率M0S管的 剖视图，如图所示，外延层31制作在漏极区30之上，所述外延层31为N型轻 掺杂外延。接着继续步骤S22，在外延层上光刻并刻蚀出栅极凹槽。参见图5，配合参 见图3和图4，图5显示了本实施例完成步骤S22后的功率MOS管的剖视图，如 图所示，栅极凹槽32为U型槽，所述U型槽的深宽比大于1. 5。接着继续步骤S23，通过干氧氧化制作预定厚度的栅极氧化层，其中，通过 流量范围为15至18升/分钟的氧气进行干氧氧化。在本实施例中，氧化温度为 IIOO摄氏度，氧化时间为20至30分钟，所述预定厚度为600埃。实验表明，当氧气的流量为15至18升/分钟时，膜厚均匀率(膜厚均匀率 =栅极凹槽32底部栅极氧化层厚度+栅极凹槽32顶部栅极氧化层厚度)均大于 75%，从而避免了由于栅极氧化层厚度的极度不均匀所导致的功率MOS管漏电流 增大或易被击穿的现象出现。参见图6,配合参见图3至图5，图6显示了本实施例完成步骤S23后的功 率MOS管的剖视图，如图所示，栅极氧化层33分布在栅极凹槽32表面，且栅 极氧化层33的膜厚均匀率大于75%。接着继续步骤S24，在所述栅极凹槽中制作栅极。参见图7,配合参见图3 至图6，图7显示了本实施例完成步骤S24后的功率M0S管的剖视图，如图所示， 栅极34在栅极凹槽32中，所述栅极34为多晶硅栅极。接着继续步骤S25,在外延层上制作一与所述漏极区掺杂类型相反的反型衬 底。参见图8，配合参见图3至图7，图8显示了本实施例完成步骤S25后的功 率MOS管的剖视图，反型衬底35在外延层31上，所述反型衬底35为P型衬底。接着继续步骤S26，在反型衬底上制作一与所述漏极区掺杂类型相同且重掺 杂的源极区。参见图9，配合参见图3至图8,图9显示了本实施例完成步骤S26 后的功率MOS管的剖视图，源极区36在反型衬底35上，且源极区36被进行了 N型重掺杂。接着继续步骤S27，制作栅极电极、源极电极和漏极电极。 参见图10,配合参见图3至图9，图10显示了本实施例完成步骤S27后的 功率MOS管的剖视图，如图所示，栅极电极37制作在栅极34上，源极电极38制作在反型衬底35与源极区36交界处上，漏极电极39制作在漏极区30的背 面；此时，由漏极区30、外延层31、栅极凹槽32、栅极氧化层33、栅极34、 反型衬底35、源极区36、栅极电极37、源极电极38和漏极电极39组成的功率 M0S管3被制作完成。需说明的是，上述栅极凹槽32的深度大于反型衬底35和源极区36的总厚度。综上所述，本发明将氧气流量从10升/分钟提高到15至18升/分钟，从而 改善了栅极氧化层33的均匀性，避免了栅极氧化层33厚度极度不均所造成的 功率MOS管3的漏电或击穿。
权利要求
1. 一种可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法，该功率MOS管制作在硅衬底上，该方法包括以下步骤(1)通过对硅衬底进行重掺杂来制作漏极区；(2)制作一与该漏极区掺杂类型相同且轻掺杂的外延层；(3)光刻并刻蚀出栅极凹槽；(4)通过干氧氧化制作预定厚度的栅极氧化层；(5)在该栅极凹槽中制作栅极；(6)在该外延层上制作一与该漏极区掺杂类型相反的反型衬底；(7)在该反型衬底上制作一与该漏极区掺杂类型相同且重掺杂的源极区；(8)制作栅极电极、源极电极和漏极电极；其中，该栅极凹槽的深度大于反型衬底和源极区的总厚度；其特征在于，在步骤(4)中，通过流量范围为15至18升/分钟的氧气进行干氧氧化。
2、 如权利要求1所述的可提高栅极氧化层均匀性的沟槽型M0S管的制作方 法，其特征在于，在步骤(4)中，氧化温度为1100摄氏度，氧化时间为20至 30分钟。
3、 如权利要求1所述的可提高栅极氧化层均匀性的沟槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，该栅极凹槽为U型槽。
4、 如权利要求3所述的可提高栅极氧化层均匀性的沟槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，该U型槽的深宽比大于1.5。
5、 如权利要求1所述的可提高栅极氧化层均匀性的沟槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，该预定厚度为600埃。
6、 如权利要求1所述的可提高栅极氧化层均匀性的沟槽型MOS管的制作方 法，其特征在于，该斥册极为多晶硅栅极。
全文摘要
本发明提供一种可提高栅极氧化层均匀性的功率MOS管的制作方法，该功率MOS管制作在硅衬底上。现有制作方法中氧气流量较小致使制作出的栅极氧化层厚度极度不均而易使MOS管漏电或击穿。本发明的制作方法先通过对硅衬底进行重掺杂来制作漏极区；然后制作与该漏极区掺杂类型相同且轻掺杂的外延层；接着光刻并刻蚀出栅极凹槽；之后通过干氧氧化制作栅极氧化层，其中，通过流量范围为15至18升/分钟的氧气进行干氧氧化；然后制作栅极；接着制作与该漏极区掺杂类型相反的反型衬底及与该漏极区掺杂类型相同且重掺杂的源极区；最后制作栅、源、漏电极；其中，该栅极凹槽的深度大于反型衬底和源极区的总厚度。采用本发明的方法可大幅提高栅极氧化层的均匀性。
文档编号H01L21/285GK101281869SQ20071003918
公开日2008年10月8日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者冯长青, 朱立平, 彤 陈 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司