[發明專利]一種溝槽型半導體功率器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201010104901.7
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101777514A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 張崇興;梁安杰;蘇冠創
• 申請（專利權）人: 香港商莫斯飛特半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82;H01L21/336;H01L21/768;H01L27/088;H01L29/78
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種半導體功率器件，尤其涉及一種溝槽型半導體 功率器件及其制備方法。

背景技術

由于功率半導體器件的發展，許多電子設備的體積變得越來 越小而效率卻相應提高。作為功率半導體器件主體之一的功率 MOSFET則被廣泛應用于便攜式通訊終端、筆記本電腦、汽 車和消費電子領域，并且是分立器件和智能功率集成電路(SP IC)中的重要組成部分。功率MOSFET能夠在該領域取得 上述優勢，主要基于其以下特點：電壓控制器件，輸入阻抗高， 驅動功率低，易與前級耦合；漏極電流負溫度系數，無二次擊穿， 安全工作區(SOA)寬，熱穩定性好；是多子器件，抗輻照能 力強；無少子存儲效應，開關速度快；多單元并聯工作，可獲得 較大的輸出功率。理想的功率MOSFET應當能夠在關斷狀態 時承受大的阻斷電壓，在開啟狀態時，有小的正向壓降，并且具 有大的電流處理能力和較快的開關速度，從而減小其開關損耗。

對功率MOSFET性能的提高更多地需要從優化工藝條件、改 進器件結構方面入手。日本應用物理雜志2008年第3期介紹了一種 低壓N通道溝槽型功率金屬氧化半導體場效應管溝槽終端區的結構 及實現方法，該溝槽型功率金屬氧化半導體場效應管的結構如圖29 所示，活動區在左邊，該結構的底部是漏極末端，劃片道在右端。有 源區終端和劃片道之間有三個溝槽，P型基區被定義為PMOS的源極 或漏極，溝槽底部為PMOS的溝道，N-漂移區是PMOS基區，溝槽內填 充的多晶硅是PMOS的柵極，溝槽多晶硅電連接到其左邊的P型基區。

圖30為美國專利文件US20080227269A1公開的另一種溝槽型功 率金屬氧化半導體場效應管的結構及實現方法，包括有源區10、終 端區12、柵極溝槽14、基區16、漂移區18、薄氧化物20、厚氧化 物22、源區26、接觸孔區28、外延層31、襯底32、較厚氧化物40， 以及源極(接觸)金屬等，在制備過程中，其基區是在溝槽掩模之前， 在外延層上制成，省略了基區掩模，利用源區掩模，注入摻雜物，形 成源區。

上述結構(圖29和圖30)的溝槽型功率金屬氧化半導體場效應管， 其制備工藝雖然也少用基區掩模形成P型基區，但需要N+源區掩模版 形成NMOS的源區，制造工序較多，器件的質量和可靠性相對較差。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明提供一種溝槽型半導體功 率器件及其制備方法，減少了制造溝槽型半導體功率器件工序，避免 了有關工序造成的污染，提高了器件的質量和可靠性，同時減少成本 和制造時間。

為了實現上述目的，根據本發明的一種溝槽型半導體功率器件的 制備方法，該方法包括以下步驟：

首先，利用溝槽掩模對襯底上的外延層進行侵蝕而形成多個柵極 溝槽，并注入摻雜劑分別形成源區和基區；

然后，利用接觸孔掩模，對層間介質進行侵蝕形成接觸溝槽，并 對接觸溝槽進行填充形成溝槽插塞；

最后，利用金屬掩模進行金屬侵蝕，形成金屬墊層和連線。

進一步地，所述制備方法還包括以下步驟：

1)利用溝槽掩模將暴露的氧化層干蝕掉；

2)注入N型摻雜劑，并采用退火作業將其推進擴散到外延層 形成源區；

3)將外延層開出溝槽，去掉氧化層；

4)對溝槽進行犧牲性處理，并填充溝槽；

5)注入P型摻雜物形成基區，并采用退火作業將基區推進擴 散到外延層中；

6)在最頂層形成層間介質，并利用接觸孔掩模形成接觸溝槽；

7)對接觸溝槽進行填充形成溝槽插塞；

8)在層間介質上沉積一層鋁銅合金，并利用金屬掩模進行金 屬侵蝕形成金屬墊層和連線。

進一步地，所述制備方法還包括以下步驟：

1)利用溝槽掩模將暴露的氧化層干蝕掉；

2)將外延層開出溝槽，去掉氧化層；

3)對溝槽進行犧牲性處理，并填充溝槽；

4)注入P型摻雜物形成基區，并采用退火作業將P型基區推 進擴散到外延層中；

5)將N型摻雜劑注入P型基區形成源區，并采用退火作業將 N型源區推進擴散到P型基區中；

6)在最頂層形成層間介質，并利用接觸孔掩模形成接觸溝槽；

7)對接觸溝槽進行填充形成溝槽插塞；