一种TrenchMOS器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体电子器件，具体涉及一种trench mos器件及其制备方法。

背景技术：

1、trench mos器件是一种新型垂直结构器件，是在vdmos(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)的基础上发展起来的，和vdmos相比，trench mos具有更低的导通电阻和栅漏电荷密度，因此具有更低的导通和开关损耗和更快的开关速度。同时由于trenchmos器件的沟道是垂直的，故可进一步提高其沟道密度，减小芯片尺寸。

2、目前比较常见的trench mos器件的击穿点一般位于阱区与衬底的pn结处，或者是在沟槽底部，但是为了trench mos器件的稳定性，将trench mos器件的击穿点调制到沟槽的底部区域，电场集中于沟槽底部，分布不均匀，对提升bv(击穿电压）和栅氧耐压性能的可靠性带来了比较大的挑战。若需要提升bv(击穿电压）和栅氧耐压性能的可靠性，则需要改变尺寸，例如增厚外延衬底及其改变浓度等，增加trench mos器件的成本，耗时耗力。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种trench mos器件及其制备方法，旨在解决trench mos器件的击穿点设置在沟槽的底部区域，电场集中于沟槽的底部，分布不均匀，降低击穿电压和栅氧耐压性能的可靠性的技术问题。

2、本发明的一方面在于提供一种trench mos器件的制备方法，所述trench mos器件的制备方法包括：

3、提供一p型外延衬底；

4、在所述p型外延衬底的表面进行刻蚀，形成沟槽，并在所述p型外延衬底的表面和所述沟槽上沉积第一预设厚度的第一氧化层；

5、在所述沟槽的底部进行预设次数的离子注入，形成n型注入区，所述预设次数为2-4，所述n型注入区的掺杂离子为砷离子；

6、去除所述第一氧化层，以预设温度生长第二预设厚度的第二氧化层；

7、在所述第二氧化层生长多晶硅，以将沟槽填满，并将多晶硅进行磨平回刻；

8、在所述p型外延衬底内分别进行n型掺杂和p型掺杂，得到阱区和源极；

9、在所述p型外延衬底的表面沉积第三氧化层，于靠近所述沟槽的一侧刻蚀所述第三氧化层至所述p型外延衬底，形成凹槽；

10、在所述凹槽内进行n型掺杂，再在所述凹槽内沉积金属。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的一种trench mos器件的制备方法，能有效地提高trench mos器件的击穿电压和栅氧耐压性能的可靠性，具体为，通过在沟槽的底部进行预设次数的离子注入，形成n型注入区，n型注入区与p型外延衬底之间形成pn结，增强沟槽下方水平方向的耗尽，将trench mos器件的击穿点转移到此柱形的n型注入区周围，使得等势线从沟槽底部开始往下基本呈均匀分布，电场强度变化平缓，抗压部分在柱形的n型注入区均匀分布，降低了沟槽底部的电场强度，优化了击穿点的位置，提高了trench mos器件的击穿电压，使得沟槽底部的电场更加均匀，栅氧附近的电场强度降低，提高栅氧耐压性能的可靠性，从而解决了trench mos器件的击穿点设置在沟槽的底部区域，电场集中于沟槽的底部，分布不均匀，降低击穿电压和栅氧耐压性能的可靠性的技术问题。

12、根据上述技术方案的一方面，在所述预设次数下，所述砷离子的注入浓度相等，注入浓度为1×1011cm-3-1×1014cm-3。

13、根据上述技术方案的一方面，在所述预设次数下，所述砷离子的注入能量依次递增。

14、根据上述技术方案的一方面，所述预设温度为800℃-1100℃。

15、根据上述技术方案的一方面，所述第一预设厚度为300å-500å，所述第二预设厚度为400å-700å。

16、根据上述技术方案的一方面，在所述p型外延衬底内分别进行n型掺杂和p型掺杂，得到阱区和源极的步骤，具体包括：

17、对所述p型外延衬底进行n型掺杂，n型掺杂离子为磷，掺杂温度为700℃-1000℃，得到阱区；

18、对所述p型外延衬底进行p型掺杂，p型掺杂离子为硼，掺杂温度为800℃-1100℃，得到源极。

19、根据上述技术方案的一方面，所述n型掺杂离子的浓度为1×1010cm-3-1×1014cm-3，所述p型掺杂离子的浓度为1×1013cm-3-1×1017cm-3。

20、根据上述技术方案的一方面，所述凹槽内的n型掺杂的离子为砷，掺杂温度为700℃-1100℃，掺杂浓度为1×1013cm-3-1×1016cm-3。

21、本发明的另一方面在于提供一种trench mos器件，所述trench mos器件由上述任一项所述的trench mos器件的制备方法制备得到，所述trench mos器件包括：

22、p型外延衬底；

23、所述p型外延衬底设有沟槽，所述沟槽的底部设有n型注入区；

24、所述沟槽内依次设有第二氧化层和多晶硅，在所述沟槽和所述p型外延衬底上设有第三氧化层，所述第三氧化层上开设有凹槽，所述凹槽内沉积有金属；

25、所述沟槽和所述凹槽之间设有源极和阱区，所述源极设于所述阱区于远离所述n型注入区的一侧。

技术特征：

1.一种trench mos器件的制备方法，其特征在于，所述trench mos器件的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，在所述预设次数下，所述砷离子的注入浓度相等，注入浓度为1×1011cm-3-1×1014cm-3。

3.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，在所述预设次数下，所述砷离子的注入能量依次递增。

4.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，所述预设温度为800℃-1100℃。

5.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，所述第一预设厚度为300å-500å，所述第二预设厚度为400å-700å。

6.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，在所述p型外延衬底内分别进行n型掺杂和p型掺杂，得到阱区和源极的步骤，具体包括：

7.根据权利要求6所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，所述n型掺杂离子的浓度为1×1010cm-3-1×1014cm-3，所述p型掺杂离子的浓度为1×1013cm-3-1×1017cm-3。

8.根据权利要求1所述的trench mos器件的制备方法，其特征在于，所述凹槽内的n型掺杂的离子为砷，掺杂温度为700℃-1100℃，掺杂浓度为1×1013cm-3-1×1016cm-3。

9.一种trench mos器件，其特征在于，所述trench mos器件由权利要求1-8任一项所述的trench mos器件的制备方法制备得到，所述trench mos器件包括：

技术总结
本发明公开了一种Trench MOS器件及其制备方法，涉及半导体电子器件技术领域，制备方法包括提供一P型外延衬底；在P型外延衬底的表面进行刻蚀，形成沟槽，并沉积第一氧化层；在沟槽的底部进行离子注入，形成N型注入区；去除第一氧化层，生长第二氧化层；在第二氧化层生长多晶硅，以将沟槽填满，并进行磨平回刻；在P型外延衬底内分别进行N型和P型掺杂，得到阱区和源极；在P型外延衬底上沉积第三氧化层，刻蚀成凹槽；对第三氧化层进行P型掺杂，并在凹槽内沉积金属，本发明能够解决Trench MOS器件的击穿点设置在沟槽的底部区域，电场集中于沟槽的底部，分布不均匀，降低击穿电压和栅氧耐压性能的可靠性的技术问题。

技术研发人员：丁振峰,骆建辉
受保护的技术使用者：江西萨瑞半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14