[發明專利]一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法

有效

• 申請號: 201110458250.6
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103187291A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 蘇冠創
• 申請（專利權）人: 立新半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 華輝

1.一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用溝槽掩模對襯底上的外延層注入P型摻雜劑形成P型基區，再在外延層上進行侵蝕而形成多個柵極溝槽；并向溝槽頂部的側壁注入N型摻雜劑，形成N型源；

(2)在外延層表面沉積層間介質，再利用接觸孔掩模，對層間介質和外延層表面進行侵蝕形成接觸溝槽，并對接觸溝槽進行金屬插塞填充；

(3)在器件的上表面沉積金屬層，利用金屬掩模進行金屬侵蝕，形成金屬墊層和連線。

2.根據權利要求1所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括以下步驟：

a、在外延層的上面形成氧化層，在氧化層上積淀光刻涂層，接著通過溝槽掩模暴露出部分氧化層，對暴露出的部分氧化層進行干蝕，直至暴露出外延層，形成在氧化層上的多個溝槽掩模開孔，然后清除掉光刻涂層；

b、在表面注入P型摻雜劑，有氧化層覆蓋的部分沒有被注入，沒有氧化層覆蓋的部分，P型摻雜劑會注入到外延層表面上，通過一次高溫擴散作業將P型摻雜劑推進擴散到外延層中形成P型基區；

c、通過刻蝕在開孔處形成溝槽，該溝槽穿過P型基區延伸至外延層，對溝槽進行犧牲性氧化，然后清除掉所有氧化層；

d、在溝槽暴露著的側壁和底部，以及外延層的上表面形成柵極氧化層，再在溝槽中沉積N型高摻雜劑的多晶硅，以填充溝槽并覆蓋頂面；

e、對在外延層表面上的多晶硅層進行化學機械拋光或腐蝕，把從最上表面至溝槽內頂部處外延層表面以下一段深度的多晶硅都清除掉，深度為外延層表面以下0.3um至0.gum；

f、向溝槽頂部的側壁注入N型摻雜劑，再通過二次高溫擴散作業將N型摻雜劑推進擴散到P型基區中，在溝槽頂部側壁的外延層上形成N型源區。

3.根據權利要求2所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，在步驟a中，所述的溝槽掩模開孔不是全都一樣大小，其中的寬度范圍是0.2um至2.Oum。

4.根據權利要求2所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，在步驟b中，P型摻雜劑是從溝槽掩模開孔處注入到外延層表面上。

5.根據權利要求2所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，在步驟c中，在刻蝕溝槽前，在刻蝕溝槽前，先沉淀一層氧化層并把在氧化層中的至少一個溝槽掩模開孔封上，然后對氧化層進行干蝕，清除開孔里的氧化層，暴露出開孔里的外延層；之后刻蝕溝槽。

6.根據權利要求2所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，在步驟d中，通過熱生長的方式，在溝槽暴露著的側壁和底部，以及外延層的上表面形成柵極氧化層。

7.根據權利要求2所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，所述一次高溫擴散作業溫度為950至1200℃，時間為10分鐘至1000分鐘，所述二次高溫擴散作業溫度為950至1200℃，時間為10分鐘至100分鐘。

8.根據權利要求1所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟：

a、在最頂層表面沉積層間介質；

b、通過接觸孔掩模對層間介質和外延層表面進行侵蝕，形成接觸孔溝槽，接觸孔溝槽穿過N型源區進行到P型基區，之后對接觸孔溝槽注入P型高摻雜劑；

c、在接觸孔溝槽側壁、底部以及層間介質表面上沉積一鈦層和氮化鈦層，再對接觸孔溝槽進行鎢填充以形成溝槽金屬插塞。

9.根據權利要求8所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，在步驟a中，在最頂層表面依次沉積無摻雜二氧化硅和硼磷玻璃形成層間介質。

10.根據權利要求1所述的一種制備溝槽半導體功率分立器件的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的金屬層為鋁銅合金。