[發明專利]一種削減光罩層數的半導體功率器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201910376363.8
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110047934A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 丁磊;侯宏偉
• 申請（專利權）人: 張家港凱思半導體有限公司;江蘇協昌電子科技股份有限公司;張家港凱誠軟件科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

1.一種削減光罩層數的半導體功率器件，其特征在于，包括半導體基板，所述半導體基板包括重摻雜的第一導電類型襯底和輕摻雜的第一導電類型外延層，第一表面為第一導電類型外延層的上表面，第二表面為第一導電類型襯底的下表面；

第一表面開有垂直方向上的第一溝槽和第二溝槽，第一溝槽和第二溝槽之間、第二溝槽相互之間的第一表面上均設置有硬掩膜層；

第一溝槽內壁及其外圍的第一表面上方、第二溝槽內壁及其外圍的第一表面上方均設置有柵氧化層，第一溝槽內、第二溝槽內均填滿導電多晶硅，第一溝槽上方及其外圍上方、第二溝槽上方及其外圍上方、硬掩膜層上方均覆蓋有絕緣介質層；第一溝槽之間及其外圍的柵氧化層下方、第二溝槽外圍的柵氧化層下方均從上至下依次設置有第一導電類型注入層和第二導電類型注入層，所述第二導電類型注入層通過硬掩膜層阻擋隔斷，所述第二溝槽之間的第一導電類型注入層通過硬掩膜層及第二導電類型注入層阻擋隔斷，形成具有耐壓功能的終端結構；第一溝槽及其外圍上方的絕緣介質層上覆蓋有金屬層，該金屬層向下延伸至引線孔內，所述引線孔貫穿絕緣介質層、第一溝槽外圍的柵氧化層、第一溝槽外圍的第一導電類型注入層直至第一溝槽外圍的第二導電類型注入層的上部。

2.一種制備權利要求1所述的削減光罩層數的半導體功率器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、提供具有兩個相對表面的第一導電類型半導體基板，所述第一導電類型半導體基板包括重摻雜的第一導電類型襯底和輕摻雜的第一導電類型外延層，定義第一導電類型外延層的上表面為第一表面；

步驟2、在第一表面上淀積硬掩膜層，通過光刻定義出硬掩膜刻蝕區域并刻蝕硬掩膜層，形成用于溝槽刻蝕的硬掩膜；

步驟3、刻蝕第一表面形成垂直方向上的溝槽，所述溝槽包括第一溝槽和第二溝槽，所述第二溝槽之間的硬掩膜層寬度大于第一溝槽之間的硬掩膜層寬度，所述第一溝槽之間的硬掩膜層寬度小于兩倍的硬掩膜層厚度；

步驟4、采用濕法刻蝕第一表面上的硬掩膜層，刻蝕度為第二溝槽之間的硬掩膜層寬度的二分之一，第一溝槽外圍的硬掩膜層完全刻蝕，第二溝槽外圍的硬掩膜層部分刻蝕，保留第一溝槽與第二溝槽之間的第一表面上的部分硬掩膜層，保留第二溝槽相互之間的第一表面上的部分硬掩膜層；

步驟5、在第一表面上生長柵氧化層，該柵氧化層覆蓋所述第一溝槽內壁及其外圍的第一表面、第二溝槽內壁及其外圍的第一表面；

步驟6、淀積并刻蝕導電多晶硅，使第一溝槽和第二溝槽內填滿導電多晶硅；

步驟7：從柵氧化層上注入第二導電類型雜質并退火，在第一溝槽之間及其外圍的柵氧化層的下方、第二溝槽外圍的柵氧化層的下方形成第二導電類型注入層，所述第二導電類型注入層位于第一導電類型外延層的上部，第二導電類型注入層通過硬掩膜層阻擋隔斷；

步驟8：從柵氧化層上注入第一導電類型雜質并退火，在第一溝槽之間及其外圍的柵氧化層的下方、第二溝槽外圍的柵氧化層的下方形成第一導電類型注入層，且第一導電類型注入層位于第二導電類型注入層之上，第一導電類型注入層通過硬掩膜層阻擋隔斷，防止漏電通道，形成具有耐壓功能的終端結構；

步驟9：在柵氧化層上方、導電多晶硅上方和硬掩膜層上方淀積絕緣介質層，該絕緣介質層覆蓋柵氧化層、導電多晶硅和硬掩膜層上方；

步驟10：通過孔光刻定義出引線孔的區域，依次刻蝕并貫穿絕緣介質層、第一溝槽外圍的柵氧化層、第一溝槽外圍的第一導電類型注入層直至第一溝槽外圍的第二導電類型注入層的上部，形成引線孔，在引線孔內及其外圍淀積金屬層，該金屬層充滿引線孔且覆蓋在引線孔外圍的絕緣介質層之上。