[發(fā)明專利]溝槽柵功率半導(dǎo)體器件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911296084.7
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN113066861B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅海輝;姚堯;肖強(qiáng);肖海波;覃榮震;譚燦健
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時(shí)代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/423;H01L21/331
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發(fā)明提出了一種溝槽柵功率半導(dǎo)體器件及制作方法，該方法包括，在襯底表面形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域和第二導(dǎo)電類型區(qū)域；在襯底表面刻蝕方形溝槽柵極和方形溝槽陪柵，陪柵位于柵極圍成的區(qū)域內(nèi)；在襯底表面和溝槽內(nèi)部形成柵氧；在襯底表面及溝槽內(nèi)部淀積多晶硅；在柵極圍成的區(qū)域內(nèi)表面形成第一導(dǎo)電類型源區(qū)；在柵氧表面及溝槽柵圍成的區(qū)域表面沉積絕緣介質(zhì)層；刻蝕溝槽柵極與溝槽陪柵之間的部分區(qū)域、溝槽陪柵之間的所有區(qū)域、溝槽陪柵及其上方的絕緣介質(zhì)層，在刻蝕的窗口區(qū)域形成第二導(dǎo)電類型源區(qū)；在刻蝕的窗口內(nèi)部及襯底表面形成發(fā)射極，并將多晶硅通過金屬引出形成柵極；在襯底背面形成第一導(dǎo)電類型緩沖層、第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)及集電極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種溝槽柵功率半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)

如圖1所示，目前的溝槽柵功率半導(dǎo)體器件的方形溝槽元胞的精細(xì)化程度(由臺面寬度來表征，臺面寬度越小，精細(xì)化程度越高)較低。這是由于精細(xì)化程度越來越高時(shí)，方形溝槽內(nèi)金屬接觸孔的尺寸也將越來越小，金屬接觸窗口的制作以及金屬填孔的工藝難度將越來越大，對工藝平臺的要求也將越來越高。另外，不同精細(xì)化程度的各個(gè)代次產(chǎn)品之間的延續(xù)性較弱，增加產(chǎn)品開發(fā)的周期與成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型的溝槽柵功率半導(dǎo)體器件及其制作方法，通過降低方形元胞溝槽柵功率半導(dǎo)體器件的臺面寬度，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化結(jié)構(gòu)，改善導(dǎo)通壓降與關(guān)斷損耗之間的折衷關(guān)系。

本發(fā)明的第一方面提供了一種溝槽柵功率半導(dǎo)體器件制備方法，包括，

在襯底表面依次形成第一導(dǎo)電類型區(qū)域和第二導(dǎo)電類型區(qū)域；

在襯底表面同時(shí)完成方形溝槽柵極和方形溝槽陪柵的刻蝕，所述方形溝槽陪柵位于所述方形溝槽柵極圍成的區(qū)域內(nèi)；

在襯底表面和溝槽內(nèi)部形成柵氧；

在襯底表面及溝槽內(nèi)部淀積多晶硅，并刻蝕方形溝槽柵圍成的區(qū)域內(nèi)的多晶硅，且保留方形元胞之間的多晶硅；

在方形溝槽柵極圍成的區(qū)域內(nèi)的最表面形成第一導(dǎo)電類型摻雜的源區(qū)；

在柵氧表面及方形溝槽柵圍成的區(qū)域表面沉積絕緣介質(zhì)層；

刻蝕方形溝槽柵極與方形溝槽陪柵之間的部分區(qū)域、方形溝槽陪柵之間的所有區(qū)域、方形溝槽陪柵及其上方的絕緣介質(zhì)層，以絕緣介質(zhì)層作為掩膜，在刻蝕的窗口區(qū)域形成與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型摻雜的源區(qū)；

在刻蝕的窗口內(nèi)部及襯底表面淀積金屬形成發(fā)射極，并將多晶硅通過金屬引出形成柵極；

在襯底背面形成第一導(dǎo)電類型緩沖層、第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，并淀積金屬形成集電極。

進(jìn)一步地，刻蝕方形溝槽柵圍成的區(qū)域內(nèi)的多晶硅，使得方形溝槽柵極圍成區(qū)域內(nèi)的多晶硅表面低于襯底表面。

進(jìn)一步地，所述襯底為硅襯底。

進(jìn)一步地，第一導(dǎo)電類型區(qū)域的深度為1.5μm～6μm，第二導(dǎo)電類型區(qū)域的深度為1μm～4μm。

進(jìn)一步地，在所述刻蝕方形溝槽柵極與方形溝槽陪柵之間的部分區(qū)域、方形溝槽陪柵之間的所有區(qū)域、方形溝槽陪柵及其上方的絕緣介質(zhì)層中，刻蝕到襯底表面下的深度需超過第一導(dǎo)電類型源區(qū)，且不超過第二導(dǎo)電類型區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述絕緣介質(zhì)層刻蝕到襯底表面下的深度為0.2μm～1μm。

進(jìn)一步地，第一導(dǎo)電類型源區(qū)的深度為0.2μm～0.8μm，第二導(dǎo)電類型源區(qū)深度為0.1μm～0.5μm。

進(jìn)一步地，所述溝槽柵功率半導(dǎo)體器件為N型器件，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型；或者，所述溝槽柵功率器件為P型器件，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。