[發明專利]一種制造溝槽型半導體功率器件的方法

有效

• 申請號: 201110458303.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103187292A
• 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

1.一種制造溝槽型半導體功率器件的方法，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型和N型摻雜劑，分別形成P型基區和N型源區，并進行侵蝕而形成多個柵極溝槽；

(2)在外延層表面上形成層間介質，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，并對接觸溝槽進行填充，形成溝槽金屬插塞；

(3)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所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，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，再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，形成在氧化層上多個溝槽掩模開孔，溝槽掩模開孔寬度不一樣，然后清除掉光刻涂層；

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

c、對表面注入N型摻雜劑，沒有原氧化層覆蓋的部分，N型摻雜劑會注入到外延層表面上形成N型區，再沉淀一層氧化層，對氧化層進行干蝕，清除開孔上的氧化層，暴露出開孔上的外延層；

d、通過刻蝕形成溝槽，該溝槽穿過N型區和P型基區延伸至外延層中，對溝槽進行犧牲性氧化，犧牲性氧化作業將P型摻雜劑推進擴散到外延層中，將N型摻雜劑推進到P型基區中形成N型源區，然后清除掉所有氧化層；

e、在溝槽暴露著的側壁和底部，以及外延層的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；

f、對在外延層表面上的多晶硅層進行平面腐蝕處理或化學機械拋光。

3.根據權利要求2所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，其特征在于，在步驟a中，在清除掉光刻涂層后，在暴露出的外延層表面形成一層新氧化層。

4.根據權利要求2所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，其特征在于，在步驟c中，對表面注入N型摻雜劑，再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，對氧化層進行干蝕，清除開孔上的氧化層，暴露出開孔上的外延層。

5.根據權利要求2所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，其特征在于，在步驟d中，注入在開孔側壁的氧化層下并位于外延層表面上的N型摻雜劑未被刻蝕溝槽時挖掉。

6.根據權利要求1所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括以下步驟：

a、在外延層的表面形成氧化層，在氧化層上積淀光刻涂層，再通過溝槽掩模形成圖案暴露出部分氧化層，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，溝槽掩模開孔寬度不一樣，然后清除掉光刻涂層；

b、向外延層注入P型摻雜劑，有原氧化層覆蓋的部分沒有被注入，沒有原氧化層覆蓋的部分，P型摻雜劑會注入到外延層表面上，并通過一次高溫擴散作業，P型摻雜劑被推進擴散到外延層中形成P型基區，再在表面沉淀一層氧化層把在氧化層中的至少一個溝槽掩模開孔封上；

c、向外延層注入N型摻雜劑，有原氧化層覆蓋的部分沒有被注入，沒有原氧化層覆蓋的部分，N型摻雜劑會注入到外延層表面上，在外延層表面上形成N型區，通過二次高溫擴散作業，使N型區推進擴散到P型基區中形成N型源區，再對氧化層進行干蝕，清除開孔上的氧化層，暴露出開孔處的外延層；

d、通過蝕刻形成溝槽，該溝槽穿過N型源區和P型基區延伸至N型外延層中，在形成溝槽后，對溝槽進行犧牲性氧化，P型基區和N型源區被進一步推進擴散到外延層內，然后清除掉所有氧化層；

e、通過熱生長的方式，在溝槽暴露著的側壁和底部，和外延層的表面形成柵極氧化層，在溝槽中沉積一層N型高摻雜劑的多晶硅層，以填充溝槽并覆蓋頂面。

f、對多晶硅層進行平面腐蝕處理或化學機械拋光。

7.根據權利要求6所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，其特征在于，在步驟a中，清除掉光刻涂層后，在表面形成一層新氧化層。

8.根據權利要求2或6所述的制造溝槽型半導體功率器件的方法，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。