[發(fā)明專利]一種溝槽功率MOS器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010160987.5
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN101834209A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱袁正;冷德武;葉鵬;丁磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫新潔能功率半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率MOS器件及其制造方法，尤其是一種溝槽功率MOS器件及其制造方法。

背景技術(shù)

提高器件性能，降低生產(chǎn)制造成本是推動(dòng)功率MOS器件不斷發(fā)展的兩個(gè)主要源動(dòng)力，這兩方面的發(fā)展主要取決于工藝加工水平和器件設(shè)計(jì)水平。作為功率MOS器件的一個(gè)重要組成部分，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅直接影響了器件性能，而且也對(duì)制造工藝上使用光刻版的數(shù)量以及最終的生產(chǎn)制造成本也起著重要作用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，公開號(hào)為ZL200710302461.4的中國專利《一種深溝槽大功率MOS器件及其制造方法》公開了一種4塊光刻版的器件結(jié)構(gòu)(俯視結(jié)構(gòu)如圖1所示)。該專利在終端結(jié)構(gòu)的分壓保護(hù)區(qū)C，其主要特征為：分壓保護(hù)區(qū)C包含至少一個(gè)保護(hù)環(huán)，該保護(hù)環(huán)為封閉式的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽內(nèi)填充有絕緣氧化層和浮置的導(dǎo)電多晶硅。采用該封閉式的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)時(shí)，會(huì)有如下問題存在：當(dāng)器件處于反向偏置時(shí)，即MOS器件在柵源端接地，且漏極加正向偏置電壓時(shí)，MOS器件的電壓主要由靠近元胞區(qū)A的分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)封閉式環(huán)狀分壓溝槽來承擔(dān)；更具體的說就是所述分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓區(qū)域主要是分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓溝槽對(duì)應(yīng)于靠近元胞區(qū)A側(cè)壁絕緣氧化層上。所述結(jié)構(gòu)的分壓保護(hù)區(qū)會(huì)導(dǎo)致在終端保護(hù)區(qū)上，真正用于主要分壓的面積區(qū)域其實(shí)很小，大部分分壓保護(hù)區(qū)C分壓結(jié)構(gòu)面積得不到充分利用。所述分壓溝槽是封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這樣在制造生產(chǎn)過程中，一旦分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓溝槽局部某個(gè)區(qū)域存在缺陷或者絕緣氧化層局部某個(gè)區(qū)域很薄或者出現(xiàn)斷開等問題時(shí)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致分壓溝槽內(nèi)的整個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電多晶硅直接和P阱層相連通；或很容易局部擊穿，導(dǎo)致環(huán)狀導(dǎo)電多晶硅直接和P阱層相連通成等電位，從而使得所述分壓溝槽失去了作為分壓環(huán)與保護(hù)環(huán)的功能，無法實(shí)現(xiàn)分壓的效果。故采用該封閉環(huán)狀的分壓溝槽結(jié)構(gòu)，在工藝過程中抗工藝缺陷能力，容錯(cuò)性差。所述保護(hù)環(huán)為封閉式的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)，環(huán)狀的分壓溝槽一般周長在1mm到10mm的范圍，而一般溝槽的寬度都是在0.2-1um之間，這樣所述分壓溝槽的長寬比將大于1000。這對(duì)于晶圓代工廠而言，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，會(huì)存在工藝難于控制，工藝窗口緊的問題。因?yàn)閷?duì)于封閉環(huán)狀的分壓溝槽結(jié)構(gòu)，因其溝槽長度為毫米級(jí)別，這對(duì)于溝槽光刻版曝光顯影后的彼此相鄰的保護(hù)環(huán)溝槽之間的光刻膠層次以及后續(xù)刻蝕后需要保留下來的硬掩膜層次，都存在晶圓傳送或清洗時(shí)會(huì)有突然倒塌(fall)的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種溝槽功率MOS器件及其制造方法，其能夠提高M(jìn)OS器件的抗工藝缺陷能力，能夠擴(kuò)大加工窗口，加工操作方便。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在所述溝槽型功率MOS器件的俯視平面上，包括有位于半導(dǎo)體基板上的元胞區(qū)和終端保護(hù)區(qū)，所述元胞區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，所述終端保護(hù)區(qū)位于元胞區(qū)的外圍；所述終端保護(hù)區(qū)包括分壓保護(hù)區(qū)和截止保護(hù)區(qū)；所述元胞區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞區(qū)通過元胞溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅并聯(lián)成整體；其創(chuàng)新在于：

在所述溝槽型功率MOS器件的俯視平面上，所述分壓保護(hù)區(qū)包括若干個(gè)互相獨(dú)立且均勻分布的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù)單元環(huán)繞在元胞區(qū)外圈，相鄰分壓保護(hù)單元間利用第二導(dǎo)電類型層相隔離；

在所述溝槽型功率MOS器件的截面上，所述分壓保護(hù)單元采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述分壓溝槽位于第二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層，所述分壓溝槽內(nèi)壁生長有絕緣氧化層，在生長有絕緣氧化層的分壓溝槽內(nèi)填充有導(dǎo)電多晶硅；半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于分壓保護(hù)區(qū)的表面均覆蓋有絕緣介質(zhì)層；所述絕緣介質(zhì)層封閉分壓溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅，在分壓溝槽內(nèi)形成浮置狀態(tài)的導(dǎo)電多晶硅；在所述溝槽型功率MOS器件的截面上，所述分壓溝槽兩側(cè)的第二導(dǎo)電類型層均為零電位，所述第二導(dǎo)電類型層位于第一導(dǎo)電類型外延層上部。