一种场效应半导体装置及其制造方法与流程

本发明涉及到一种场效应半导体装置，本发明还涉及一种场效应半导体装置的制造方法。

背景技术：

具有沟槽MOS结构的半导体器件已成为功率器件发展的重要趋势，随着功率器件不断降低成本的要求和对电流密度不断提高的要求，使得不断减少元胞尺寸和减少光刻次数成为功率器件的发展趋势。

常规沟槽MOS结构场效应晶体管基础结构剖面图如图3所示，垂直沟槽整个内壁生长有栅氧5，沟槽内填充有栅极多晶硅6，沟槽边侧的硅体内从上往下设置有源区4、体区3和漏区2，制作工艺包括如下步骤：第一步，对具有高浓度N型杂质掺杂衬底层1硅片外延生长一层N型硅层；第二步，进行热氧化在硅片表面生成氧化层，淀积一层氮化硅在硅片表面氧化层上；第三步，一次光刻腐蚀在待形成沟槽区表面去除氮化硅和氧化硅，去除一次光刻胶；第四步，以氮化硅作为保护层进行硅干法刻蚀形成沟槽；第五步，进行栅氧氧化工艺，在沟槽槽壁生长一层栅氧5；第六步，进行多晶硅淀积，反刻多晶硅，形成栅极多晶硅6，湿法腐蚀去除氮化硅层和氧化层；第七步，进行注入扩散推进形成体区3，原有的外延层作为漏区2，形成体区3的同时在体区3表面生长一层氧化层；第八步，二次光刻腐蚀开出注入窗口，然后注入体区杂质退火形成体区上表面欧姆接触区；第九步，三次光刻腐蚀开出源区注入窗口，然后注入源区杂质退火形成源区4。

传统的结构和制作工艺中，沟槽之间体区宽度受源区和体区欧姆接触区影响不能优化；同时二次光刻工艺和三次光刻工艺，对光刻工艺的线宽和套刻水平具有较高的要求。

技术实现要素：

本发明提供一种场效应半导体装置及其制造方法，此半导体装置可以用来制造场效应晶体管器件。

一种场效应半导体装置包括：体区，为第二导电半导体材料；漏区，为第一导电半导体材料，漏区临靠体区；源区，为肖特基结，位于体区表面；栅极绝缘层，为绝缘材料层，位于漏区和源区之间的体区表面；栅电极，为导电材料，位于绝缘材料层上；装置表面设置有沟槽，沟槽位于漏区和体区中，所述的栅极绝缘层和栅电极位于沟槽内，沟槽边侧从上到下设置有源区、体区和漏区；源区肖特基结位于沟槽之间体区表面或沟槽侧壁上部表面。

一种场效应半导体装置的制造方法包括：对衬底上长有外延层的基片形成硬掩模版，在待形成沟槽表面去除硬掩模版；进行一次注入扩散形成体区，进行二次注入退火形成体区的欧姆接触区；刻蚀基片外延层形成沟槽，在沟槽内壁表面形成栅极绝缘层；淀积栅电极材料，对积栅电极材料进行回刻蚀直至露出沟槽侧壁一定长度栅极绝缘层，腐蚀沟槽侧壁栅极绝缘层；淀积氮化硅，进行氮化硅干法刻蚀直至露出栅极电极材料，同时保留沟槽侧壁氮化硅，在栅极电极材料表面形成绝缘层，刻蚀绝缘层，腐蚀沟槽侧壁氮化硅；淀积金属烧结，在沟槽侧壁上部表面形成体区欧姆接触区和源区肖特基结。

应用本发明的场效应半导体装置，通过将源区的第一导电半导体材料由肖特基结替代，去除了源区半导体材料的设置，同时将源区的肖特基结和体区的欧姆接触区设置在沟槽侧壁，可以优化减少沟槽间距，提高器件元胞密度，提高器件电流密度；应用本发明的场效应半导体装置制造方法，可以省略常规场效应晶体管制作方法的二次体区欧姆接触光刻工艺和三次源区光刻工艺，降低了光刻生产工艺的线宽要求，流程更简洁，提高了器件的可靠性，减少了材料投入，造价更低廉。

附图说明

图1为本发明的第一种场效应半导体装置的剖面示意图；图2为本发明的第二种场效应半导体装置的剖面示意图；图3为常规沟槽MOS结构场效应半导体装置剖面图；图4为本发明第一种场效应半导体装置实施工艺第五步剖面示意图。

其中，1、衬底层；2、漏区；3、体区；4、源区；5、栅氧；6、栅极多晶硅；7、欧姆接触区；8、二氧化硅；9、氮化硅层；10、肖特基结。

具体实施方式

图1为本发明的一种场效应半导体装置的剖面示意图，图4为本发明实施方式工艺第五步的剖面示意图，下面结合图1和图4详细说明本发明的半导体装置。

一种场效应半导体装置，如图1所示，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料；漏区2，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料；体区3，位于漏区2之上，体区3为P传导类型的半导体硅材料；垂直沟槽位于硅体内，其内壁的底部和侧壁的下部生长有栅氧5，沟槽内填充有栅极多晶硅6，沟槽边侧的硅体从上往下设置有欧姆接触区7、肖特基结10、体区3和漏区2。

其制作工艺包括如下步骤：第一步，对具有高浓度N型杂质掺杂衬底层1的硅片外延生长一层N型硅层，在硅片表面热氧化形成二氧化硅8，淀积一层氮化硅层9，一次光刻腐蚀在待形成沟槽区表面去除氮化硅层9和热氧化二氧化硅8；第二步，进行一次注入P型杂质扩散推进形成体区3，原有的外延层作为漏区2，再进行二次P型杂质注入退火，用于形成体区欧姆接触区；第三步，以氮化硅层9作为保护层进行硅干法刻蚀形成沟槽，进行栅氧氧化工艺，在沟槽槽壁生长一层栅氧5；第四步，进行多晶硅淀积，反刻多晶硅，形成栅极多晶硅6，湿法腐蚀去除裸露的栅氧5；第五步，淀积氮化硅，进行氮化硅干法刻蚀直至露出栅极多晶硅6，同时保留沟槽侧壁氮化硅层9，在栅极多晶硅6表面淀积二氧化硅8，干法刻蚀二氧化硅，如图4所示，腐蚀氮化硅层9；第六步，淀积势垒金属，烧 结形成欧姆接触区7和肖特基结10，腐蚀势垒金属，如图1所示。

图2为本发明的一种场效应半导体装置的剖面示意图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。

一种场效应半导体装置，如图2所示，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料；漏区2，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料；体区3，位于漏区2之上，体区3为P传导类型的半导体硅材料；垂直沟槽位于硅体内，其内壁内壁生长有栅氧5，沟槽内填充有栅极多晶硅6，沟槽边侧的硅体从上往下设置有肖特基结10、体区3和漏区2；欧姆接触区7位于肖特基结10凹槽硅侧壁。

其制作工艺包括如下步骤：第一步，对具有高浓度N型杂质掺杂衬底层1的硅片外延生长一层N型硅层，在硅片表面热氧化形成二氧化硅8，淀积一层氮化硅层9，一次光刻腐蚀在待形成沟槽区表面去除氮化硅层9和热氧化二氧化硅8；第二步，进行一次注入P型杂质扩散推进形成体区3，原有的外延层作为漏区2，再进行二次P型杂质注入退火，用于形成体区欧姆接触区；第三步，以氮化硅层9作为保护层进行硅干法刻蚀形成沟槽，进行栅氧氧化工艺，在沟槽槽壁生长一层栅氧5；第四步，进行多晶硅淀积，反刻多晶硅，形成栅极多晶硅6，在栅极多晶硅表面淀积形成二氧化硅8；第五步，二次光刻腐蚀在待形成肖特基结表面去除氮化硅层9和热氧化二氧化硅8，干法刻蚀硅形成凹槽，腐蚀氮化硅层9；第五步，淀积势垒金属，烧结形成欧姆接触区7和肖特基结10，腐蚀势垒金属，如图2所示，此时沟槽之间未刻蚀硅表面为二氧化硅8，沟槽之间刻蚀硅形成的凹槽底部为肖特基结10，凹槽的硅侧壁为欧姆接触区7。

通过上述实例阐述了本发明，同时也可以采用其它实例实现本发明。本发明不局限于上述具体实例。