[發(fā)明專利]溝槽功率器件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310385747.9
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103441149A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳亞貞;劉憲周
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)制造領(lǐng)域，特別涉及一種溝槽功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)

為了縮小功率器件的尺寸，改善功率器件的性能，溝槽結(jié)構(gòu)被引入到功率器件中，形成溝槽功率器件。溝槽功率器件是電子電路的重要組成部分，在截止?fàn)顟B(tài)時擊穿電壓高、漏電流?。辉趯?dǎo)通狀態(tài)時，導(dǎo)通電阻低、導(dǎo)通管壓降低；在開關(guān)轉(zhuǎn)換時，開關(guān)速度快，并且具有通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗和開關(guān)損耗小等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為集成電路等領(lǐng)域的主要功率器件。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中溝槽功率器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，傳統(tǒng)溝槽功率器件包括：包含有源區(qū)1與保護(hù)環(huán)區(qū)2的半導(dǎo)體襯底10；設(shè)置在半導(dǎo)體襯底10上的漏區(qū)11、在漏區(qū)11上形成的漂移區(qū)12以及在漂移區(qū)12上形成的溝道區(qū)13及保護(hù)環(huán)23；在溝道區(qū)13內(nèi)形成有溝槽，柵極結(jié)構(gòu)形成在所述溝槽內(nèi)，柵極結(jié)構(gòu)包括形成在溝槽側(cè)壁上的柵極氧化物層16以及填充滿溝槽的柵極多晶硅15；柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成有有源區(qū)14。從所述半導(dǎo)體襯底10引出有漏極D，所述柵極結(jié)構(gòu)中的多晶硅15引出有柵極G，所述源區(qū)14引出有源級S。在所述溝槽區(qū)13和保護(hù)環(huán)23上形成有層間介質(zhì)層17，其中，在層間介質(zhì)層17中對應(yīng)源級S的位置上，形成第一通孔，對應(yīng)保護(hù)環(huán)的位置上形成有第二通孔，所述第一通孔中形成有材質(zhì)為硼磷硅玻璃的側(cè)墻18，所述第二通孔被硼磷硅玻璃封閉。所述第一通孔中填充有金屬，構(gòu)成源級S的接觸孔19，所述接觸孔19實(shí)現(xiàn)與其它半導(dǎo)體器件的電性連接。

在現(xiàn)有技術(shù)中，制作所述溝槽功率器件的過程包括：1）在半導(dǎo)體襯底的漂移區(qū)中形成溝槽；2）在所述溝槽中形成溝槽功率器件的柵極；3）在半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層；4）在層間介質(zhì)層對應(yīng)源級的位置形成第一通孔，對應(yīng)保護(hù)環(huán)的位置形成第二通孔；5）進(jìn)行離子注入，在第一通孔下方形成阱區(qū)，第二通孔下方形成保護(hù)環(huán)6）沉積硼磷硅玻璃并回流，在第一通孔中形成側(cè)墻，第二通孔被封閉；7）在第一通孔下方的阱區(qū)中形成源區(qū)；8）填充第一通孔。

在現(xiàn)有技術(shù)中，形成內(nèi)徑較大的作為溝槽功率器件接觸孔的第一通孔，以及作為保護(hù)環(huán)離子注入的第二通孔，進(jìn)行阱區(qū)注入和保護(hù)環(huán)注入，然后利用硼磷硅玻璃形成溝槽功率器件接觸孔的第一通孔的側(cè)墻，縮小第一通孔的內(nèi)徑，同時封閉作為保護(hù)環(huán)離子注入的第二通孔，再進(jìn)行源區(qū)離子注入。這樣的工藝安排，實(shí)現(xiàn)了只利用一次光刻形成的通孔，就可以完成溝槽功率器件阱區(qū)注入、源區(qū)注入、保護(hù)環(huán)注入以及形成溝槽功率器件接觸孔所在的通孔。但是由此形成的第二通孔的硼磷硅玻璃填充效果會受到影響，第二通孔的封閉效果不好，后續(xù)源區(qū)離子注入時，往往會導(dǎo)致第二通孔中有離子注入，造成溝槽功率器件的擊穿電壓過低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種溝槽功率器件及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中保護(hù)環(huán)區(qū)第二通孔封閉效果不好造成的溝槽功率器件擊穿電壓過低的問題。

本發(fā)明提供的溝槽功率器件的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括有源區(qū)和保護(hù)環(huán)區(qū)；

在所述半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)形成溝槽，在所述溝槽中形成溝槽功率器件的柵極；

在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，并通過刻蝕在所述層間介質(zhì)層上形成第一通孔與第二通孔，所述第一通孔與所述溝槽功率器件的源區(qū)位置對應(yīng)，所述第二通孔與保護(hù)環(huán)的位置對應(yīng)；

對所述第一通孔和第二通孔進(jìn)行第一次離子注入，在所述第一通孔暴露出的半導(dǎo)體襯底中形成阱區(qū)，在所述第二通孔暴露出的半導(dǎo)體襯底中形成保護(hù)環(huán)；

在所述層間介質(zhì)層上沉積硼磷硅玻璃材料，在所述硼磷硅玻璃材料上沉積一層隔離材料，通過刻蝕在所述第一通孔上形成側(cè)墻，并對所述硼磷硅玻璃材料進(jìn)行回流，封閉所述第二通孔；

進(jìn)行第二次離子注入在所述第一通孔下方的阱區(qū)內(nèi)形成源區(qū)，并進(jìn)行退火；

對所述第一通孔暴露出的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，填充金屬形成溝槽功率器件的接觸孔。

進(jìn)一步的，所述隔離材料的材質(zhì)為氮化硅。

進(jìn)一步的，所述氮化硅的厚度為

進(jìn)一步的，對所述硼磷硅玻璃材料進(jìn)行回流的溫度為850℃～950℃。

進(jìn)一步的，對所述硼磷硅玻璃材料進(jìn)行回流的時間為25min～35min。

進(jìn)一步的，對所述硼磷硅玻璃材料進(jìn)行回流的溫度為750℃～850℃。

進(jìn)一步的，對所述硼磷硅玻璃材料進(jìn)行回流的時間為45min～55min。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種使用以上溝槽功率器件的制作方法制作的溝槽功率器件，包括：

包含有源區(qū)和保護(hù)環(huán)區(qū)的半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)形成有溝槽；