[發明專利]一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法

有效

• 申請號: 202110834666.7
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113539833B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 喬明;王正康;馬濤;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

1)使用第一道掩模版在外延層上形成一系列的槽結構，包括有源區的控制柵槽和終端區的分離柵槽，其中控制柵槽和與之垂直的第一道終端區槽結構(122)通過MESA區隔開，隨后在槽結構的內壁上形成第一介質層；

2)在槽結構內淀積多晶硅，使多晶硅填滿整個槽；

3)使用第二道掩模版刻蝕步驟2)中所淀積的多晶硅，在有源區的控制柵槽的下半部分形成分離柵電極，在終端區的分離柵槽中形成完整的分離柵電極；

4)淀積介質層填滿所有的槽結構，使用第三道掩模版回刻，有源區的槽內、分離柵的上部形成的第二介質層，作為控制柵與分離柵電極之間的介質層；

5)熱生長或淀積一定厚度的犧牲氧化層，隨后在槽結構內淀積氮化硅覆蓋有源區及終端區；

6)在槽結構內淀積氧化層，使氧化層填滿整個槽，隨后濕法刻蝕氧化層，使得刻蝕后氧化層的上表面低于MESA區氮化硅層的上表面；

7)使用第四道掩模版濕法刻蝕掉有源區槽內的氧化層，隨后干法刻蝕步驟5)中所淀積的氮化硅，使得槽內保留一定高度的垂直部分的氮化硅，且氮化硅的上表面低于MESA區硅層的上表面；

8)在槽結構內淀積氧化層，使氧化層填滿整個槽，隨后先采用化學機械拋光的方式，再通過濕法刻蝕一定厚度的氧化層，至其上表面與分離柵多晶硅上表面之間保持一定的距離；再濕法刻蝕掉槽內剩余的氮化硅及步驟7)中熱生長或淀積的犧牲氧化層；

9)在有源區中控制柵槽的上半部分，熱生長形成覆蓋側壁的柵介質層；隨后在有源區中淀積多晶硅填滿整個槽；

10)刻蝕步驟9)所淀積的多晶硅，在有源區的控制柵槽內的上半部分形成控制柵電極；

11)在外延層上表面形成第二導電類型阱區，使用第五道掩模版在第二導電類型阱區中形成第一導電類型源區；

12)淀積氧化層，使用第六道掩模版在源區與分離柵引出區刻蝕接觸孔；

13)淀積金屬，使用第七道掩模版在終端區，在部分有源區形成源極金屬，在部分有源區形成柵極金屬。

2.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟1)中使用第一道掩模版在外延層上形成槽結構的過程中，使有源區的槽結構及與之垂直的第一道終端區槽結構(122)相連接。

3.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟1)中形成的第一介質層采用k小于3.9的低k材料。

4.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟4)中形成的第二介質層采用k小于3.9的低k材料。

5.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟5)中不采取熱生長或淀積犧牲氧化層的方式，而直接在槽結構內淀積氮化硅覆蓋有源區及終端區。

6.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟5)至步驟8)采用多晶硅代替氮化硅，如下：

5)熱生長或淀積一定厚度的犧牲氧化層，隨后在槽結構內淀積多晶硅覆蓋有源區及終端區；

6)在槽結構內淀積氧化層，使氧化層填滿整個槽，隨后濕法刻蝕氧化層，使得刻蝕后氧化層的上表面略低于MESA區多晶硅層的上表面；

7)使用第四道掩模版濕法刻蝕掉有源區槽內的氧化層，隨后干法刻蝕步驟5)中所淀積的多晶硅，使得槽內保留一定高度的垂直部分的多晶硅，且多晶硅的上表面低于MESA區硅層的上表面；

8)在槽結構內淀積氧化層，使氧化層填滿整個槽，隨后先采用化學機械拋光的方式，再通過濕法刻蝕一定厚度的氧化層，至其上表面與分離柵多晶硅上表面之間保持一定的距離；再濕法刻蝕掉槽內剩余的多晶硅及步驟7)中熱生長或淀積的犧牲氧化層。

7.根據權利要求1所述的一種分離柵功率MOSFET器件的制造方法，其特征在于：步驟5)中通過控制淀積的氮化硅層厚度，最終得到滿足要求的控制柵電極垂直部分的寬度，氮化硅層厚度最小為20-30nm。