[發(fā)明專利]低導(dǎo)通電阻溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110032713.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN112838010A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡蓋;夏華秋;夏華忠;黃傳偉;李健;諸建周
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇東海半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅

本發(fā)明涉及一種溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法，尤其是一種低導(dǎo)通電阻溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法。本發(fā)明通過在元胞溝槽的槽底注入第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子，以能在元胞溝槽槽底的下方得到優(yōu)化注入?yún)^(qū)，通過優(yōu)化注入?yún)^(qū)能降低第一導(dǎo)電類型外延層的電阻率，使得導(dǎo)通電阻降低幅度遠(yuǎn)大于擊穿電壓的幅度，保證了擊穿電壓耐量的同時(shí)導(dǎo)通電阻有效的降低。在擊穿電壓有3%~5%余量的情況下，能優(yōu)化15%~20%的導(dǎo)通電阻，此方法僅增加一步離子注入的工藝，工藝流程簡單且制造成本也不會(huì)很高的增加，與現(xiàn)有工藝兼容，安全可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法，尤其是一種低導(dǎo)通電阻溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路的不斷發(fā)展，芯片尺寸不斷縮小，工作電壓也越來越小，因此，對(duì)電源管理的要求越來越高，尤其是低壓直流-直流降壓轉(zhuǎn)換的效率。高效率小體積開關(guān)模式的電源運(yùn)用普及，在PC、筆記本電腦領(lǐng)域，同時(shí)電動(dòng)車、油電混合車(新能源車)、快速充電、無線充電等領(lǐng)域應(yīng)用也正在快速興起。幾乎所有的這些領(lǐng)域使用的電源，都會(huì)用到功率MOSFET，而溝槽功率MOSFET器件則是這個(gè)大家庭的重要成員之一。

眾所周知，對(duì)于溝槽MOSFETT來講，導(dǎo)通電阻體現(xiàn)了功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通能力，導(dǎo)通電阻的優(yōu)化，可以使通態(tài)功耗降低，能源的節(jié)約，但是往往在優(yōu)化的同時(shí)，擊穿電壓的降低幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)通電阻優(yōu)化的幅度，導(dǎo)致?lián)舸╇妷耗土坎粔颉?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種低導(dǎo)通電阻的溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法，其通過在元胞溝槽的槽底離子注入，降低了外延層電阻率，使得導(dǎo)通電阻降低幅度遠(yuǎn)大于擊穿電壓的幅度，保證了擊穿電壓耐量的同時(shí)有效降低導(dǎo)通電阻。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種低導(dǎo)通電阻溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制備方法，所述功率半導(dǎo)體器件的制備方法包括如下步驟：

步驟1、提供具有兩個(gè)相對(duì)主面的半導(dǎo)體基板，所述兩個(gè)相對(duì)主面包括第一主面以及與第一主面相對(duì)應(yīng)的第二主面，在所述第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型襯底以及鄰接所述第一導(dǎo)電類型襯底的第一導(dǎo)電類型外延層；

步驟2、在第一主面上設(shè)置掩膜層，所述掩膜層覆蓋在第一主面上；選擇性地掩蔽和刻蝕所述掩膜層，并利用刻蝕后的掩膜層對(duì)第一導(dǎo)電類型外延層進(jìn)行溝槽刻蝕，以能制備得到若干所需的元胞溝槽；

步驟3、利用掩膜層的遮擋，在上述第一主面上方進(jìn)行第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子的注入，以能在元胞溝槽槽底的正下方制備得到優(yōu)化注入?yún)^(qū)；

步驟4、去除上述掩膜層，在上述第一主面上進(jìn)行所需的熱氧化工藝，以能在元胞溝槽的側(cè)壁以及底壁制備得到絕緣柵氧化層，所述絕緣柵氧化層覆蓋元胞溝槽的側(cè)壁以及底壁；

步驟5、在上述元胞溝槽內(nèi)填充得到柵極導(dǎo)電多晶硅，所述柵極導(dǎo)電多晶硅通過絕緣柵氧化層與元胞溝槽的側(cè)壁以及底壁絕緣隔離；

步驟6、在上述第一主面上進(jìn)行離子注入，以在第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)得到第二導(dǎo)電類型阱層，所述第二導(dǎo)電類型阱層位于元胞溝槽槽底的上方，且能在第二導(dǎo)電類型阱層內(nèi)制備得到第一導(dǎo)電類型源區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)與鄰近元胞溝槽外上方的側(cè)壁接觸；

步驟7、在上述第一主面上淀積得到絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋在第一主面上，且絕緣介質(zhì)層覆蓋元胞溝槽的槽口；

步驟8、制備所需的源極接觸孔，所述源極接觸孔貫通絕緣介質(zhì)層；

步驟9、在絕緣介質(zhì)層上設(shè)置金屬層，所述金屬層包括源極金屬層，所述源極金屬層覆蓋在絕緣介質(zhì)層上，并能填充在源極接觸孔內(nèi)，填充在源極接觸孔內(nèi)的源極金屬層與第二導(dǎo)電類型阱層以及第一導(dǎo)電類型源區(qū)歐姆接觸；

步驟10、在第二主面上制備得到漏極金屬層，所述漏極金屬層與第一導(dǎo)電類型襯底歐姆接觸。

所述半導(dǎo)體基板的材料包括硅。

步驟3中，第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入時(shí)，注入的能量為25KEV~35KEV，劑量為9e11~1.7e12。