专利名称：一种功率mos管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种功率MOS管及其制造方法。
背景技术：
功率型金属氧化物半导体场效应管(简称功率MOS管)是一种单载流子导电的单 极型电压控制器件，它具有开关速度快、输入阻抗高、驱动功率小、热稳定性优良、安全工作 区宽、工作线性度高和制程简单等诸多优点。 参见图1 ，其显示了功率M0S管的俯视结构示意图，如图所示，功率M0S管具有有源 区1和终端结构区2，有源区1上具有栅、源、漏极等功能结构(未图示)，终端结构3设置 在终端结构区2且环绕在有源区1的周边即通常在晶粒(die)的边缘，其可避免功率MOS 管过早被击穿损坏，终端结构3的外侧环绕有切割道4。终端结构3决定了器件的击穿性能 和击穿位置。现常用的终端结构3为局部硅氧化隔离结构(Local Oxidation of Silicon; 简称LOCOS)。 参见图2，其显示了现有技术中功率M0S管的剖视结构示意图，如图所示，终端结 构3环绕在有源区1的周边且为L0C0S，切割道4环绕在终端结构3外。现有技术中制造具 有所述LOCOS终端结构3的功率M0S管的方法包括以下步骤(1)、提供具有有源区和终端 结构区的硅衬底；(2)、在该硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层，该缓冲层和硬掩模层分别为 氧化硅和氮化硅；(3)、进行光刻和刻蚀工艺在该硬掩模层和缓冲层上形成凹槽图形；(4)、 进行热氧化工艺在终端结构区形成终端结构；(5)、去除硬掩模层和缓冲层；(6)、在该有源 区上制作栅、源、漏极。 在上述现有技术的功率M0S管及其制造方法中，L0C0S终端结构直接制作在硅衬 底表面，一方面不利于通过縮小终端结构来提高晶圆的空间利用率；另一方面增加了硅衬 底表面形貌的复杂度，从而加剧了工艺难度，导致一些工艺例如化学机械抛光工艺就不方 便进行。 因此，如何提供一种功率M0S管及其制造方法来降低硅衬底表面形貌的复杂度， 从而降低工艺难度，并易于通过縮小终端结构来提高晶圆的空间利用率，已成为业界亟待 解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率M0S管及其制造方法，通过所述M0S管及其制造 方法可降低硅衬底表面形貌的复杂度，从而降低工艺难度，并易于通过縮小终端结构来提 高晶圆的空间利用率。 本发明的目的是这样实现的一种功率MOS管制造方法，其包括以下步骤a、提供 具有有源区和终端结构区的硅衬底；b、在该终端结构区上制造终端结构；c、在该有源区上 制作栅、源、漏极；其中，步骤b包括以下步骤bl、在该硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层； b2、进行光刻和刻蚀工艺在该硬掩模层和缓冲层上形成凹槽图形；b3、在硬掩模的遮蔽下进行刻蚀工艺以在终端结构区上形成凹槽；b4、进行氧化工艺在凹槽中形成终端结构；b5、去 除硬掩模层和缓冲层。 在上述的功率MOS管制造方法中，该缓冲层和硬掩模层分别为氧化硅和氮化硅；
在步骤bl中，通过化学气相沉积工艺沉积氮化硅，通过热氧化工艺制作氧化硅。 在上述的功率MOS管制造方法中，该终端结构为局部硅氧化隔离结构。 在上述的功率M0S管制造方法中，在步骤b4中，该氧化工艺为热氧化工艺，其氧化
温度范围为900至1000摄氏度。 本发明还提供一种通过上述功率MOS管制造方法制成的功率MOS管，其具有有源 区和终端结构区，该终端结构区具有凹槽，终端结构设置在该凹槽中。 在上述的功率MOS管中，该终端结构区环绕在该有源区外，该终端结构区的外侧 环绕有切割道。 与现有技术中终端结构直接制作在硅衬底表面，从而增大了衬底表面形貌的复杂 度和工艺难度相比，本发明的功率MOS管及其制造方法在硅衬底上针对终端结构开设有凹 槽，并将终端结构制作在凹槽中，本发明可有效降低硅衬底表面形貌的复杂度和工艺难度， 并易于通过縮小终端结构来提高晶圆的空间利用率。
本发明的功率MOS管及其制造方法由以下的实施例及附图给出。 图1为功率M0S管的俯视结构示意图； 图2为现有技术中功率MOS管的剖视结构示意图； 图3为本发明的功率MOS管制造方法的流程图； 图4至图8分别为完成图3中步骤S31至S35后功率M0S管的剖视结构示意图； 图9为本发明的功率MOS管的剖视结构示意图。
具体实施例方式
以下将对本发明的功率MOS管及其制造方法作进一步的详细描述。 参见图3，结合参见图l，其为本发明的功率MOS管制造方法的流程图，如图所示，
本发明的功率MOS管制造方法首先进行步骤S30，提供具有有源区和终端结构区的硅衬底。
在本实施例中，所述硅衬底还具有切割道。 接着继续步骤S31，在所述硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层。在本实施例中，所述 缓冲层和硬掩模层分别为氧化硅和氮化硅，氮化硅是通过化学气相沉积工艺沉积的，氧化 硅是通过热氧化工艺制作的，氧化温度范围为900至1000摄氏度。 参见图4，结合参见图1，图4显示了完成步骤S31后功率M0S管的组成结构示意 图，如图所示，缓冲层51和硬掩模层52依次层叠在硅衬底50上。 接着继续步骤S32，进行光刻和刻蚀工艺在所述硬掩模层和缓冲层上形成凹槽图 形。 参见图5，结合参见图1和图4，图5显示了完成步骤S32后功率MOS管的组成结 构示意图，如图所示，缓冲层51和硬掩模层52上形成了凹槽图形53。 接着继续步骤S33，在硬掩模的遮蔽下进行刻蚀工艺以在终端结构区上形成凹槽。
参见图6，结合参见图1、图4和图5，图6显示了完成步骤S33后功率MOS管的组 成结构示意图，如图所示，凹槽54形成在硅衬底50中且位于终端结构区2。
接着继续步骤S34，进行氧化工艺在凹槽中形成终端结构，所述终端结构为局部硅 氧化隔离结构(LOCOS)。所述氧化工艺为热氧化工艺，其氧化温度范围为900至1000摄氏度。 参见图7，结合参见图1、图4至图6，图7显示了完成步骤S34后功率MOS管的组 成结构示意图，如图所示，终端结构6制作在凹槽54中。
接着继续步骤S35，去除硬掩模层和缓冲层。 参见图8，结合参见图1、图4至图7，图8显示了完成步骤S35后功率MOS管的组 成结构示意图，如图所示，依次层叠在硅衬底50上的缓冲层51和硬掩模层52被彻底去除。
接着继续步骤S36，在所述有源区上制作栅、源、漏极。在本实施例中，所述功率 MOS管为纵向导电型功率MOS管，纵向导电型功率MOS管的结构为业界习知技术，为简化图 示及说明，在此就未对有源区的详细结构进行说明。 需说明的是，本发明的功率MOS管制造方法在完成步骤S36后还可进行化学机械 抛光以使硅衬底表面平坦。 参见图9，结合参见图1，图9显示了本发明的功率M0S管的剖视结构示意图，如图 所示，本发明的功率MOS管具有有源区1和终端结构区2，所述终端结构区2具有凹槽(未 图示)，终端结构3制作在所述凹槽中。 所述终端结构3为局部硅氧化隔离结构。所述终端结构3环绕在所述有源区1外， 所述终端结构1的外侧环绕有切割道4。有源区1上具有栅、源、漏极等功能结构，为简化图 示及说明，在此就未对有源区的详细结构进行说明。在本实施例中，所述功率MOS管为纵向 导电型功率MOS管。 综上所述，本发明的功率MOS管及其制造方法先提供具有有源区和终端结构区的 硅衬底，然后在所述硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层，然后进行光刻和刻蚀工艺在所述硬 掩模层和缓冲层上形成凹槽图形，之后在硬掩模的遮蔽下进行刻蚀工艺以在终端结构区上 形成凹槽，接着进行氧化工艺在凹槽中形成终端结构并去除硬掩模层和缓冲层，最后在所 述有源区上制作栅、源、漏极。本发明可有效降低硅衬底表面形貌的复杂度和工艺难度，并 易于通过縮小终端结构来提高晶圆的空间利用率。
权利要求
一种功率MOS管制造方法，其包括以下步骤a、提供具有有源区和终端结构区的硅衬底；b、在该终端结构区上制造终端结构；c、在该有源区上制作栅、源、漏极；其特征在于，步骤b包括以下步骤b1、在该硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层；b2、进行光刻和刻蚀工艺在该硬掩模层和缓冲层上形成凹槽图形；b3、在硬掩模的遮蔽下进行刻蚀工艺以在终端结构区上形成凹槽；b4、进行氧化工艺在凹槽中形成终端结构；b5、去除硬掩模层和缓冲层。
2. 如权利要求1所述的功率M0S管制造方法，其特征在于，该缓冲层和硬掩模层分别为 氧化硅和氮化硅。
3. 如权利要求2所述的功率M0S管制造方法，其特征在于，在步骤bl中，通过化学气相 沉积工艺沉积氮化硅，通过热氧化工艺制作氧化硅。
4. 如权利要求l所述的功率MOS管制造方法，其特征在于，该终端结构为局部硅氧化隔 离结构。
5. 如权利要求l所述的功率M0S管制造方法，其特征在于，在步骤b4中，该氧化工艺为 热氧化工艺，其氧化温度范围为900至1000摄氏度。
6. —种通过权利要求1的功率MOS管制造方法制成的功率MOS管，其具有有源区和终 端结构区，其特征在于，该终端结构区具有凹槽，终端结构设置在该凹槽中。
7. 如权利要求6所述的功率MOS管，其特征在于，该终端结构环绕在该有源区外，该终 端结构的外侧环绕有切割道。
全文摘要
本发明提供了一种功率MOS管及其制造方法。现有技术中终端结构直接制作在硅衬底表面，从而增大了衬底表面形貌的复杂度和工艺难度。本发明先提供具有有源区和终端结构区的硅衬底，然后在所述硅衬底上制作缓冲层和硬掩模层，然后进行光刻和刻蚀工艺在该硬掩模层和缓冲层上形成凹槽图形，之后在硬掩模的遮蔽下进行刻蚀工艺以在终端结构区上形成凹槽，接着进行氧化工艺在凹槽中形成终端结构并去除硬掩模层和缓冲层，最后在该有源区上制作栅、源、漏极。本发明可有效降低硅衬底表面形貌的复杂度和工艺难度，并易于通过缩小终端结构来提高晶圆的空间利用率。
文档编号H01L29/78GK101777500SQ20101010237
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者克里丝, 刘宪周, 张雨 申请人:上海宏力半导体制造有限公司