[發(fā)明專利]一種溝槽式半導(dǎo)體功率器件柵極導(dǎo)出設(shè)計制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110230191.7
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102315110A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳智勇
• 申請（專利權(quán)）人: 科達(dá)半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 山東濟(jì)南齊魯科技專利事務(wù)所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體功率器件，更具體涉及分離式半導(dǎo)體功率器件溝槽式MOSFET的設(shè)計及制作方法。

背景技術(shù)

一種功率MOSFET有三個電極，分別是柵極、源極、漏極，根據(jù)柵電壓的高低，控制源極與漏極的開啟關(guān)斷狀態(tài)。溝槽式MOSFET作為近代新興的功率MOSFET，是電流垂直流向的器件。在晶片表面制作MOSFET的源極和柵極的電極，背面制作MOSFET的漏極電極，有著高集成、低導(dǎo)通電阻的優(yōu)點(diǎn)。

溝槽式?MOSFET的包含有元胞區(qū)和柵極總線導(dǎo)出區(qū)。一般位于芯片設(shè)計的中央?yún)^(qū)域，由若干重復(fù)性單元構(gòu)成條狀或網(wǎng)狀平面結(jié)構(gòu)，表面由接觸孔填充金屬引出成為MOSFET的源極電極，相鄰單元之間是溝槽式多晶硅柵。柵極總線導(dǎo)出區(qū)一般位于元胞區(qū)的外側(cè)，將元胞區(qū)的多晶硅柵極連接至頂層金屬構(gòu)成MOSFET的柵極電極。

傳統(tǒng)制作溝槽式?MOSFET的柵極總線導(dǎo)出區(qū)的方法，使用多晶硅掩模刻蝕的方法，去除掉元胞區(qū)的露出溝槽的多晶硅，保留柵極總線導(dǎo)出區(qū)多晶硅和元胞區(qū)溝槽里的部分，之后刻蝕介質(zhì)隔離層形成接觸孔，再填充金屬，導(dǎo)出到表層構(gòu)成柵電極。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了避免以上的不足，提供一種溝槽式半導(dǎo)體功率器件柵極導(dǎo)出設(shè)計制造方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種溝槽式半導(dǎo)體功率器件柵極導(dǎo)出設(shè)計制造方法，包含有元胞區(qū)和柵極總線導(dǎo)出區(qū)，元胞區(qū)一般位于版圖設(shè)計的中央?yún)^(qū)域，由若干重復(fù)性單元構(gòu)成，表面由接觸孔金屬引出，構(gòu)成MOSFET源電極，背面由金屬層和低電阻單晶硅襯底層作為MOSFET漏極，其中穿插溝槽式網(wǎng)狀或條狀多晶硅柵極，柵極總線導(dǎo)出一般位于元胞區(qū)的外側(cè)，將元胞區(qū)多晶硅柵極引出至與頂層金屬相連，低電阻單晶硅襯底層、高電阻單晶硅外延層，在外延層上形成的摻雜類型相異的阱區(qū)，溝槽式多晶硅柵，多晶硅柵兩旁的源摻雜區(qū)，介質(zhì)隔離層，頂部金屬層，頂層金屬通過穿過介質(zhì)隔離層的金屬通孔與源摻雜區(qū)連通，低電阻單晶硅襯底層、高電阻單晶硅外延層，溝槽式多晶硅柵，介質(zhì)隔離層，頂部金屬層，頂層金屬穿過介質(zhì)隔離層與溝槽式多晶硅柵連通，溝槽式多晶硅柵，包含一層多晶硅本體和一層硅化合物形成的柵介質(zhì)隔離層。?

包括但不限于以下步驟：?

1)??通過干法刻蝕形成溝槽?；

2)??在所述溝槽底部和側(cè)壁進(jìn)行犧牲氧化膜的生長和去除?；

3)??在所述溝槽底部和側(cè)壁再進(jìn)行柵介質(zhì)層的生長?；

4)??在溝槽內(nèi)進(jìn)行柵極多晶硅的生長和刻蝕；

5)??在溝槽之間的區(qū)域，以離子注入或擴(kuò)散的方式進(jìn)行摻雜；

6)??在整個結(jié)構(gòu)的上方淀積二氧化硅為主要成分的介質(zhì)隔離層；

7)??在所述介質(zhì)隔離層上通過干法刻蝕形成頂層金屬與源摻雜區(qū)和多晶硅柵相連之接觸孔；?

8)??金屬填充接觸孔，形成正面的源壓焊點(diǎn)和柵的壓焊點(diǎn)；?

其中步驟2）、步驟3）所述之氧化膜和介質(zhì)隔離層的生長，采用在高溫爐管形成；?

步驟4）所述之多晶硅淀積厚度約6000—10000埃，多晶回刻不使用掩模版，刻蝕之后多晶僅殘留在溝槽內(nèi)；?

步驟5）所述之摻雜后，通常伴隨有利用高溫爐管推進(jìn)的制作工序；?

步驟6）所述之介質(zhì)隔離層，一般摻雜硼或磷，厚度約2000—10000埃；?

步驟7）所述之對介質(zhì)隔離層的刻蝕包含涂覆光刻膠，進(jìn)行光刻，顯影和刻蝕；?

步驟8）所述之金屬填充，使用銅鋁硅合金或者鎢，以淀積或?yàn)R射的方式形成，其厚度約1—6微米。

在制作溝槽的掩模版的設(shè)計上，以若干0.3—1.5微米以下的小線寬溝槽代替1.5—10微米的大線寬溝槽，將柵極總線導(dǎo)出的多晶放到溝槽里，同時用若干小線寬溝槽代替單一大線寬溝槽設(shè)計。

本發(fā)明的有益效果是：充分利用溝槽式MOSFET工藝中多晶硅在刻蝕時被保留的特點(diǎn)制作柵極總線引出結(jié)構(gòu)，將器件柵極總線導(dǎo)出區(qū)設(shè)計成線寬0.3—2微米、與元胞區(qū)相似的溝槽結(jié)構(gòu)，達(dá)到節(jié)省多晶刻板的目的；同時制作多條柵多晶硅的接觸孔連線，以減少多晶硅柵極的電阻值，達(dá)到和原始設(shè)計相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

具體實(shí)施方式