[發(fā)明專(zhuān)利]一種溝槽型半導(dǎo)體功率器件及其制造方法和終端保護(hù)結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310041123.5
• 申請(qǐng)日: 2013-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151380A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁磊;侯宏偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張家港凱思半導(dǎo)體有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 張家港市高松專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32209
• 代理人: 張玉平

1.一種溝槽型半導(dǎo)體功率器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體基板，半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底及設(shè)置在第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底上的第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層，第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的表面為第一主面，第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底的表面為第二主面；第一主面上覆蓋有絕緣介質(zhì)層，第一主面在位于中心區(qū)域的有源區(qū)的外圍設(shè)置有終端保護(hù)區(qū)，所述的終端保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)分壓環(huán)和位于分壓環(huán)外圍的至少一個(gè)截止環(huán)；其特征在于：

所述的分壓環(huán)包括：設(shè)置在第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層頂部的第二導(dǎo)電類(lèi)型分壓深阱，第二導(dǎo)電類(lèi)型分壓深阱中浮置有至少一個(gè)環(huán)狀的分壓溝槽，分壓溝槽的內(nèi)壁上生長(zhǎng)有絕緣柵氧化層，分壓溝槽中設(shè)置有導(dǎo)電多晶硅；

所述的截止環(huán)包括：設(shè)置在第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層頂部的第二導(dǎo)電類(lèi)型截止阱，截止阱的右側(cè)頂部設(shè)置有第一導(dǎo)電注入層，該第一導(dǎo)電注入層中開(kāi)設(shè)有用于安裝截止環(huán)金屬的截止環(huán)引出槽。

2.如權(quán)利要求1所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述分壓溝槽的寬度在0.2-2微米之間。

3.如權(quán)利要求1或2所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述分壓溝槽之間的間距在0.5-20微米之間。

4.一種溝槽型半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件包括權(quán)利要求1所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述的第二主面上設(shè)置有漏極；

所述的有源區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)相互連通的單胞溝槽，單胞溝槽內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電多晶硅、并聯(lián)成等電位；第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的上部設(shè)置有第二導(dǎo)電類(lèi)型層，位于有源區(qū)的第二導(dǎo)電類(lèi)型層的上部設(shè)置有與單胞溝槽外壁接觸的第一導(dǎo)電類(lèi)型注入層；單胞溝槽的兩側(cè)設(shè)置有源極引出槽或若干個(gè)源極引出孔；所述有源區(qū)內(nèi)覆蓋有源極金屬板，源極金屬板從絕緣介質(zhì)層表面通過(guò)源極引出槽或若干個(gè)源引出孔伸入到第二導(dǎo)電類(lèi)型層；所述源極金屬板形成所述半導(dǎo)體功率器件的源極；

所述的有源區(qū)與終端保護(hù)區(qū)之間設(shè)置有與單胞溝槽相連通的柵極引出槽，柵極引出槽的內(nèi)壁上生長(zhǎng)有絕緣柵氧化層，柵極引出槽內(nèi)設(shè)置有與單胞溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅相連接的導(dǎo)電多晶硅，柵極引出槽的頂部設(shè)置有柵極金屬板，柵極金屬板從絕緣介質(zhì)層表面伸入柵極引出槽內(nèi)，與柵極引出槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅相連接，形成所述半導(dǎo)體功率器件的柵極。

5.如權(quán)利要求4所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述的柵極引出槽與離柵極引出槽最近的分壓溝槽之間的距離為0.5-20微米。

6.一種權(quán)利要求4所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其步驟為：

1)在第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底上生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層，形成權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板；

2)在第一主面上選擇性地注入第二導(dǎo)電類(lèi)型離子，然后，使其擴(kuò)散，形成第二導(dǎo)電類(lèi)型層；

3)在第一主面上通過(guò)淀積或熱生長(zhǎng)形成積淀一層場(chǎng)氧化層；

4)選擇性地掩蔽和刻蝕場(chǎng)氧化層，形成環(huán)繞半導(dǎo)體基板中心的場(chǎng)氧化層；

5)在第一主面上淀積硬掩膜層，光刻出硬掩膜刻蝕區(qū)域，并刻蝕硬掩膜層，形成用于溝槽刻蝕的硬掩膜；

6)刻蝕第一主面，形成單胞溝槽、分壓溝槽和柵極引出槽；

7)在所述的單胞溝槽、分壓溝槽和柵極引出槽內(nèi)壁上生長(zhǎng)絕緣氧化層；

8)去除所述半導(dǎo)體基板第一主面上的硬掩膜層以及單胞溝槽、分壓溝槽和柵極引出槽各自?xún)?nèi)壁的絕緣氧化層；

9)在單胞溝槽、分壓溝槽和柵極引出槽各自?xún)?nèi)壁上生長(zhǎng)絕緣柵氧化層；

10)在第一主面上、單胞溝槽、分壓溝槽和柵極引出槽內(nèi)同時(shí)淀積導(dǎo)電多晶硅；

11)刻蝕導(dǎo)電多晶硅；去除第一主面上的導(dǎo)電多晶硅；

12)在第一主面上注入第二導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)離子，通過(guò)熱處理形成第二導(dǎo)電類(lèi)型層；

13)在第一主面的相應(yīng)位置光刻出第一導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)的注入?yún)^(qū)域，并注入第一導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)離子，通過(guò)熱處理形成第一導(dǎo)電類(lèi)型注入層；

14)在第一主面上積淀絕緣介質(zhì)層；

15)光刻引出孔區(qū)域，刻蝕絕緣介質(zhì)層，在第一主面上形成引出孔；

16)在第一主面上及引出孔內(nèi)淀積金屬層，光刻出引線(xiàn)區(qū)域，刻蝕形成金屬引線(xiàn)；

17)在第二主面上進(jìn)行基板研磨并淀積金屬，形成所述半導(dǎo)體功率器件的背面電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溝槽型半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于：在所述的步驟15)中，在刻蝕絕緣介質(zhì)層后，刻蝕引出孔區(qū)域的單晶硅，并注入第二導(dǎo)電類(lèi)型雜質(zhì)。