[發明專利]提高耐壓范圍的MOSFET器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201710997677.0
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107731926B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 徐承福;朱陽軍
• 申請（專利權）人: 貴州芯長征科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

1.一種提高耐壓范圍的MOSFET器件，包括位于半導體基板上的元胞區以及終端保護區，元胞區位于半導體基板的中心區，終端保護區位于元胞區的外圈且終端保護區環繞包圍元胞區；所述半導體基板包括第一導電類型襯底以及位于所述第一導電類型襯底上方的第一導電類型漂移層；元胞區內的有源元胞采用溝槽結構，在元胞溝槽內設置溝槽柵結構；在所述元胞溝槽側壁外上方設有第二導電類型基區，所述第二導電類型基區位于第一導電類型漂移層內且與相應的元胞溝槽側壁接觸；在相鄰元胞溝槽間側壁外上方的第二導電類型基區內均設置第一導電類型源區，第一導電類型源區與相應元胞溝槽的側壁接觸；其特征是：

在終端保護區內設置若干終端溝槽，所述終端溝槽位于第一導電類型漂移層內，終端溝槽在第一導電類型漂移層內的深度大于元胞溝槽在第一導電類型漂移層內的深度；終端溝槽內設置終端導電多晶硅，所述終端溝槽導電多晶硅通過終端溝槽絕緣氧化層與終端溝槽的側壁以及底壁絕緣隔離；鄰近元胞區的終端溝槽與鄰近終端保護區的元胞溝槽側壁外上方的第二導電類型基區接觸；

所述元胞溝槽內的溝槽柵結構包括屏蔽柵結構，所述屏蔽柵結構包括溝槽內下層多晶硅體以及溝槽內上層多晶硅體，所述溝槽內下層多晶硅體的外圈通過溝槽內下絕緣氧化層與元胞溝槽的側壁以及底壁絕緣隔離，溝槽內上層多晶硅體的外圈通過溝槽內上絕緣氧化層與元胞溝槽的側壁以及溝槽內下層多晶硅體絕緣隔離，溝槽內上層多晶硅體的寬度大于溝槽內下層多晶硅體的寬度；

溝槽內上層多晶硅體與第一導電類型漂移層上方的柵極金屬歐姆接觸，溝槽內下層多晶硅體與第一導電類型漂移層上方的源極金屬歐姆接觸；所述源極金屬還與相鄰元胞溝槽間側壁外上方的第二導電類型基區以及位于所述第二導電類型基區內的第一導電類型源區歐姆接觸；

所述元胞溝槽的深度為3μm～6μm，終端溝槽絕緣氧化層的厚度與溝槽內下絕緣氧化層的厚度相一致；

在第一導電類型襯底與第一導電類型漂移層間設有第一導電類型輔助層，所述第一導電類型輔助層分別鄰接第一導電類型襯底與第一導電類型漂移層，第一導電類型輔助層的厚度為10μm～20μm。

2.一種提高耐壓范圍的MOSFET器件的制備方法，其特征是，所述MOSFET器件的制備方法包括如下步驟：

步驟1、提供具有第一導電類型的半導體基板，所述半導體基板包括第一導電類型襯底以及位于所述第一導電類型襯底上方的第一導電類型漂移層；選擇性地掩蔽和刻蝕第一導電類型漂移層，以在第一導電類型漂移層內得到所需的元胞溝槽以及終端輔助溝槽；

步驟2、對上述終端輔助溝槽進行再次刻蝕，以得到所需的終端溝槽，所述終端溝槽的深度大于元胞溝槽的深度，且終端溝槽的深度小于第一導電類型漂移層的厚度；

步驟3、對上述元胞溝槽進行所需的溝槽柵準備工藝，以在元胞溝槽內得到所需的溝槽柵結構，且在制備得到溝槽柵結構時，在終端溝槽內得到終端導電多晶硅，所述終端溝槽導電多晶硅通過終端溝槽絕緣氧化層與終端溝槽的側壁以及底壁絕緣隔離；

步驟4、在上述第一導電類型漂移層的上方進行第二導電類型雜質離子的注入，擴散后在元胞溝槽的兩側形成所需的第二導電類型基區，第二導電類型基區與元胞溝槽接觸，鄰近元胞區的終端溝槽與鄰近終端保護區的元胞溝槽側壁外上方的第二導電類型基區接觸；

步驟5、在上述第一導電類型漂移層上方進行第一導電類型雜質離子的注入，以得到位于相鄰元胞溝槽間側壁外上方的第二導電類型基區內的第一導電類型源區，第一導電類型源區與相應元胞溝槽的側壁接觸；

步驟6、在上述第一導電類型漂移層上方淀積金屬層，以得到位于第一導電類型漂移層上方的源極金屬與柵極金屬，所述源極金屬與第一導電類型源區以及所述第一導電類型源區所在的第二導電類型基區歐姆接觸，柵極金屬與元胞溝槽內的溝槽柵結構電連接；

步驟3中，制備的溝槽柵結構為屏蔽柵結構時，具體工藝過程包括如下步驟：

步驟3-1、在元胞溝槽、終端溝槽內同時設置第一溝槽絕緣氧化層，元胞溝槽內的第一溝槽絕緣氧化層覆蓋元胞溝槽的側壁以及底壁，終端溝槽內的第一溝槽絕緣氧化層覆蓋終端溝槽的側壁以及底壁，且在設置第一溝槽絕緣氧化層后，元胞溝槽內形成第一多晶硅填充孔，終端溝槽內形成終端溝槽多晶硅填充孔；

步驟3-2、在上述第一導電類型漂移層上方進行導電多晶硅淀積，以得到填滿第一多晶硅填充孔的元胞多晶硅填充體，以及填滿終端溝槽多晶硅填充孔的終端導電多晶硅；與終端導電多晶硅對應的第一溝槽絕緣氧化層形成終端溝槽絕緣氧化層；

步驟3-3、對上述的元胞多晶硅填充體進行刻蝕，以得到位于元胞溝槽內的溝槽內下層多晶硅體以及位于所述溝槽內下層多晶硅體正上方的刻蝕定位孔；

步驟3-4、利用上述刻蝕定位孔對元胞溝槽內上部的第一溝槽絕緣氧化層進行全刻蝕，以得到與溝槽內下層多晶硅體對應的溝槽內下絕緣氧化層以及位于所述溝槽內下層多晶硅體正上方的上部槽體，上部槽體的寬度與元胞溝槽的寬度相一致；

步驟3-5、在上述上部槽體內設置第二溝槽絕緣氧化層，第二溝槽絕緣氧化層覆蓋上部槽體的側壁以及底部，上部槽體內設置第二溝槽絕緣氧化層后形成第二多晶硅填充孔；

步驟3-6、在上述第二多晶硅填充孔內進行導電多晶硅填充，以得到填滿第二多晶硅填充孔的溝槽內上層多晶硅體，與溝槽內上層多晶硅體對應的第二溝槽絕緣氧化層形成溝槽內上絕緣氧化層，溝槽內上層多晶硅體通過溝槽內上絕緣氧化層與元胞溝槽的側壁以及溝槽內下層多晶硅體絕緣隔離；溝槽內上層多晶硅體的寬度大于溝槽內下層多晶硅體的寬度；

柵極金屬與溝槽內上層多晶硅體歐姆接觸，源極金屬與溝槽內下層多晶硅體歐姆接觸；

在第一導電類型襯底與第一導電類型漂移層間設有第一導電類型輔助層，所述第一導電類型輔助層分別鄰接第一導電類型襯底與第一導電類型漂移層，第一導電類型輔助層的厚度為10μm～20μm；

所述半導體基板的材料包括硅，元胞溝槽的深度為3μm～6μm。