半导体器件的形成方法和保持硼磷硅玻璃形貌的方法技术

一种半导体器件的形成方法和保持硼磷硅玻璃形貌的方法，所述半导体器件的形成方法包括：提供有源区和保护环区的半导体衬底；形成层间介质层，在所述有源区上的层间介质层中形成对应源区位置的第一通孔，在保护环区上的层间介质层中形成对应保护环位置的第二通孔；进行离子注入，形成阱区和保护环；在第一通孔中形成硼磷硅玻璃侧墙缩小第一通孔的直径，第二通孔中形成硼磷硅玻璃层封闭第二通孔；进行源区离子注入；在第一通孔的侧墙外形成硬掩膜层以避免侧墙变形；进行退火。本发明专利技术能够实现只利用一次光刻形成的通孔，就可以完成沟槽型MOS晶体管阱区注入，源区注入，保护环注入以及形成沟槽型MOS晶体管接触孔所在的通孔。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的形成方法和保持硼磷硅玻璃形貌的方法
本专利技术涉及半导体工艺，尤其涉及一种保持硼磷硅玻璃形貌的方法和半导体器件的形成方法。
技术介绍
沟槽型MOS（trenchMOS）晶体管作为一种新型垂直结构的功率器件，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，但该结构与VDMOS相比有许多性能优点：如更低的导通电阻、低栅漏电荷密度，具有低的导通和开关损耗及快的开关速度。并且由于沟槽型MOS晶体管的沟道是垂直的，可通过缩短沟道区进一步提高其沟道密度，减小芯片尺寸。图1是传统沟槽型MOS晶体管的横截面图。如图中所示，传统沟槽型MOS晶体管包括半导体衬底100、设置在半导体衬底100上的漏区101、在漏区101上形成的漂移区102与在漂移区102上形成的沟道区103；在沟道区103内形成有沟槽，栅极结构形成在所述沟槽内，栅极结构包括形成在沟槽侧壁上的栅极氧化物层106以及填充满沟槽的栅极多晶硅105。栅极结构两侧形成有源区104。从所述半导体衬底100引出漏极D，所述栅极结构中的多晶硅105引出栅极G，所述源区104引出源极S。在所述沟槽区103和源区104上形成有层间介质层107，其中，在层间介质层107中对应栅极G或者源极S的位置上，形成通孔，所述通孔中填充有金属构成栅极G或者源极S的接触孔108，所述接触孔108实现与别的半导体器件的电性连接。在现有技术中，制作所述沟槽型MOS晶体管的过程包括：1）在半导体衬底上的漂移区中形成沟槽；2）在所述沟槽中形成沟槽型MOS晶体管的栅极G；3）阱区注入；4）源区注入；5）再沉积形成层间介质层107；6）在层间介质层107中对应栅极G或者源极S的位置上形成通孔；7）填充接触孔。在这个过程中，阱区注入、源区注入以及通孔的形成这三道工艺是依次利用三块掩膜版（MASK）来完成这三道工艺中通孔、阱区和源区的位置限定的。为了避免闩锁效应（Latchup）的发生，会在有源区的外围加入新的掺杂区形成保护环（GuardRing）。并且，形成所述保护环的离子注入与有源区中沟槽型MOS晶体管的阱区和源区的离子注入是分开进行的，也需要通过掩膜版（MASK）形成掩模遮挡有源区并暴露保护环区域，使得离子注入可以在保护环区域进行。这样完成沟槽型MOS晶体管的通孔形成直至接触孔完全形成，且形成好保护环的过程中需要多块掩模板（MASK）进行多次光刻，多次光刻会带来巨大的工艺成本。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是避免在完成沟槽型MOS晶体管的接触孔以及保护环的生产过程中，需要多次光刻，从而产生工艺成本较大的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种包括沟槽型MOS晶体管的半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区和保护环区；在所述半导体衬底的有源区形成沟槽；在所述沟槽中形成沟槽型MOS晶体管的栅极；在所述半导体衬底上形成层间介质层，在所述层间介质层中形成第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述沟槽型MOS晶体管的源区位置对应，所述第二通孔与保护环的位置对应，并且所述第一通孔的径宽大于所述第二通孔的径宽；进行离子注入，以在所述第一通孔暴露出的半导体衬底中形成阱区，在所述第二通孔暴露出来的半导体衬底中形成保护环；在所述第一通孔和第二通孔中形成硼磷硅玻璃层，以在第一通孔中形成硼磷硅玻璃层的侧墙以缩小所述第一通孔的直径，在第二通孔中形成封闭所述第二通孔的硼磷硅玻璃层；在所述第一通孔中进行源区离子注入；在所述第一通孔的侧墙外形成硬掩膜层以避免侧墙变形；进行离子注入退火。可选的，在进行离子注入退火之后，还包括：利用所述硬掩膜层作为掩模刻蚀第一通孔底部暴露出来的半导体衬底；填充金属形成沟槽型MOS晶体管的接触孔。可选的，所述退火的温度为700℃~950℃。可选的，所述硬掩膜层为TEOS层或氮化硅层。可选的，所述TEOS层的厚度为可选的，所述氮化硅层的厚度为其中，上述包括沟槽型MOS晶体管的半导体器件的形成方法中，包含一种保持硼磷硅玻璃形貌的方法，其包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有通孔或者凸出结构；在所述通孔或者凸出结构的侧边形成硼磷硅玻璃层的侧墙；在所述侧墙上形成硬掩膜层以限制所述硼磷硅玻璃的流动。可选的，所述硬掩膜层为TEOS层或氮化硅层。可选的，所述TEOS层的厚度大于可选的，所述氮化硅层的厚度大于与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案提供的包括沟槽型MOS晶体管的半导体器件的制作方法中先形成内径较大的作为沟槽型MOS晶体管接触孔的第一通孔和作为保护环离子注入的第二通孔，然后进行阱区注入和保护环注入，然后利用硼磷硅玻璃形成在作为沟槽型MOS晶体管接触孔的第一通孔的侧墙处，缩小第一通孔的内径，而封闭作为保护环离子注入的第二通孔，再进行沟槽型MOS晶体管的进行源区离子注入。这样的工艺安排，能够实现只利用一次光刻形成的通孔，就可以完成沟槽型MOS晶体管阱区注入，源区注入，保护环注入以及形成沟槽型MOS晶体管接触孔所在的通孔。并且在进行源区离子注入之后，在第一通孔内形成硬掩膜层抑制BPSG层回流或变形。这样的工艺安排使得BPSG层不会在离子注入之后的退火中回流将第一通孔堵住，使得前述将沟槽型MOS晶体管阱区注入，源区注入，保护环注入以及形成沟槽型MOS晶体管接触孔所在的通孔的工艺能够无影响的结合在制作沟槽型MOS晶体管的工艺中，并且工艺结合巧妙，操作简单。附图说明图1是现有的一种沟槽型MOS晶体管的截面示意图；图2至图8是本专利技术具体实施例中提供的同时形成沟槽型MOS晶体管和保护环的工艺示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术的技术方案提供的一种同时形成沟槽型MOS晶体管和保护环的工艺，具体的，如图2至图8，其包括：首先，如图2所示，提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区10和保护环区20。在本实施例中，所述半导体衬底包括体硅层100、形成在所述体硅层100上的重掺杂的N型硅层101，以及N型硅层101上外延生长的轻掺杂的N型外延层102'作为漂移区。接下来，如图3所示，在所述半导体衬底的有源区10形成沟槽，在所述沟槽中形成沟槽型MOS晶体管的栅极。其具体工艺可以包括：在半导体衬底上旋涂光刻胶，利用曝光显影工艺使得光刻胶在有源区10定义出沟槽的位置和形状，然后利用等离子体刻蚀工艺在所述N型外延层102'中形成沟槽，再利用热氧化或者沉积工艺在所述沟槽中形成栅氧化层106，然后再利用沉积工艺在所述沟槽内填充满栅极材料层105，以作为所述沟槽型MOS晶体管的栅极。接下来，如图4所示，在所述半导体衬底上形成层间介质层107，位于所述有源区10的层间介质层107中形成有第一通孔1，所述第一通孔1与所述沟槽型MOS晶体管的源区位置对应；位于所述保护环区20的层间介质层107中形成有第二通孔2，所述第二通孔2与保护环位置对应。所述第一通孔1的径宽大于第二通孔2，且所述第一通孔1的径宽大于设定的所述沟槽型MOS晶体管的接触孔的尺寸。在一个实施例中，所述第一通孔1的径宽为0.5um~0.9um，所述第二通孔2的径宽为0.2um~0.3um。所述层间介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区和保护环区；在所述半导体衬底的有源区形成沟槽；在所述沟槽中形成沟槽型MOS晶体管的栅极；在所述半导体衬底上形成层间介质层，在所述层间介质层中形成第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述沟槽型MOS晶体管的源区位置对应，所述第二通孔与保护环的位置对应，并且所述第一通孔的径宽大于所述第二通孔的径宽；进行离子注入，以在所述第一通孔暴露出的半导体衬底中形成阱区，在所述第二通孔暴露出的半导体衬底中形成保护环；形成硼磷硅玻璃材料，以在第一通孔中形成硼磷硅玻璃侧墙以缩小所述第一通孔的直径，在第二通孔中形成封闭所述第二通孔的硼磷硅玻璃层；进行源区离子注入，以在所述第一通孔下方的阱区内形成源区；在所述第一通孔的侧墙外形成硬掩膜层以避免侧墙变形；进行离子注入退火。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区和保护环区；在所述半导体衬底的有源区形成沟槽；在所述沟槽中形成沟槽型MOS晶体管的栅极；在所述半导体衬底上形成层间介质层，在所述层间介质层中形成第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述沟槽型MOS晶体管的源区位置对应，所述第二通孔与保护环的位置对应，并且所述第一通孔的径宽大于所述第二通孔的径宽；进行离子注入，以在所述第一通孔暴露出的半导体衬底中形成阱区，在所述第二通孔暴露出的半导体衬底中形成保护环；形成硼磷硅玻璃材料，以在第一通孔中形成硼磷硅玻璃侧墙以缩小所述第一通孔的直径，在第二通孔中形成封闭所述第二通孔的硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚贞，楼颖颖，刘宪周，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：