[發明專利]一種深溝槽功率MOS器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010004030.1
• 申請日: 2010-01-08
• 公開（公告）號: CN101771083A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 朱袁正;冷德武;葉鵬;丁磊
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 聶漢欽

1.一種深溝槽功率MOS器件，中心區是并聯的單胞陣列，所述單胞陣列的外圍設有終端保護結構，所述終端保護結構由位于內圈的至少一個保護環和位于外圈的一個截止環組成；所述截止環采用溝槽結構，溝槽位于第二導電類型摻雜區，其深度伸入第二導電類型摻雜區下方的第一導電類型外延層，溝槽壁表面生長有絕緣柵氧化層，溝槽內淀積有導電多晶硅，溝槽頂部設有金屬連線，溝槽外側由第一導電類型摻雜區和第二導電類型摻雜區構成，其中，第一導電類型摻雜區位于第二導電類型摻雜區的上部，所述金屬連線通過接觸孔將溝槽內的導電多晶硅與溝槽外側的第一導電類型摻雜區和第二導電類型摻雜層區連接成等電位，其特征在于：

所述保護環采用接觸孔結構，保護環的接觸孔與單胞的接觸孔為同一制造層，其位于第一導電類型外延層上方的第二導電類型摻雜區內，保護環的接觸孔內填充有浮置的金屬連線；

所述截止環和單胞陣列的第二導電類型摻雜區為同一制造層；截止環和單胞陣列的第一導電類型摻雜區為同一制造層；場氧化硅層位于單胞陣列與截止環之間區域的上方，場氧化硅層是封閉的環狀結構，其兩側有一層側壁保護結構，該側壁保護結構和場氧化硅層一起作為第一導電類型雜質離子和第二導電類型雜質離子自對準注入的阻擋層；

對于N型深溝槽功率MOS器件，所述第一導電類型是N型，第二導電類型是P型；對于P型深溝槽功率MOS器件，所述第一導電類型是P型，第二導電類型是N型。

2.根據權利要求1所述深溝槽功率MOS器件，其特征在于：所述保護環的接觸孔為倒梯形結構，其底部及側壁周圍被第二導電類型摻雜區包裹。

3.一種深溝槽功率MOS器件的制造方法，其特征在于包括下列工藝步驟：

第一步，提供第一導電類型的具有兩個相對主面的半導體外延層硅片；

第二步，于第一主面上形成第一氧化硅層，即場氧化硅層；

第三步，選擇性的掩蔽和刻蝕第一氧化硅層，定義有源區和終端保護區；

第四步，于第一主面上形成第二氧化硅層，選擇性的掩蔽和刻蝕第二氧化硅層，剩下的區域作為深溝槽刻蝕的硬掩膜；

第五步，利用硬掩膜層進行第一主面的深溝槽刻蝕，刻蝕完后把第二氧化?硅層去除；

第六步，于第一主面及深溝槽壁生長形成第三氧化層，即柵氧化硅層；

第七步，于第三氧化硅層表面形成導電多晶硅層；

第八步，對導電多晶硅進行普遍刻蝕，形成在溝槽內的導電多晶硅；

第九步，于具有場氧化硅層阻擋的第一主面中進行第二導電類型雜質離子注入，并通過爐管推結形成單胞陣列和截止環兩者各自的第二導電類型摻雜區；

第十步，于第一主面淀積一層氮化硅層，因為是采用氣相淀積的方式，這樣在高臺階的場氧化硅層兩側生長的氮化硅層的厚度將為其它平坦區域氮化硅層厚度的2倍，通過普遍刻蝕的方式就可以在高臺階的場氧化硅層的側壁形成殘余的氮化硅層，以此作為場氧化硅層的側壁保護結構，并利用場氧化硅層及該側壁保護結構作為阻擋層來實現第一主面中的第一導電類型雜質離子的自對準注入，再通過退火工藝形成第一導電類型摻雜區；

第十一步，介質層淀積并選擇性的掩蔽和刻蝕，形成單胞陣列的接觸孔、保護環的接觸孔和截止環接觸孔，并在接觸孔刻蝕完以后，進行接觸孔的第二導電類型雜質離子注入以及快速熱退火，形成第二導電類型摻雜區；

第十二步，于介質層表面形成金屬層，并選擇性的掩蔽和刻蝕金屬層；

第十三步，背面減薄以及背面金屬層淀積形成漏電極；

對于N型深溝槽功率MOS器件的制造方法，所述第一導電類型是N型，第二導電類型是P型；對于P型深溝槽功率MOS器件的制造方法，所述第一導電類型是P型，第二導電類型是N型。

4.根據權利要求3所述深溝槽功率MOS器件的制造方法，其特征在于：在所述第十二步和第十三步之間還包括以下步驟：鈍化層淀積，選擇性的掩蔽和刻蝕鈍化層。

5.根據權利要求3或4所述深溝槽功率MOS器件的制造方法，其特征在于：所述第九步中，截止環和單胞陣列兩者的第二導電類型摻雜區，在同一個第二導電類型摻雜過程中形成。

6.根據權利要求3或4所述深溝槽功率MOS器件的制造方法，其特征在于：所述第十步中，截止環和單胞陣列兩者的第一導電類型摻雜區，在同一個第一導電類型摻雜過程中形成。