[發(fā)明專利]具有ESD功能的溝槽型功率器件

在審

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• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113675273A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹培明;周穎;王域
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L27/02;H01L21/336
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

本發(fā)明提供一種具有ESD功能的溝槽型功率器件，包括襯底、器件單元及ESD保護單元；所述襯底中包括器件單元區(qū)及ESD保護區(qū)，所述ESD保護區(qū)中形成有至少一個第一溝槽，所述器件單元區(qū)形成有至少一個第二溝槽；所述ESD保護單元位于所述第一溝槽中，所述器件單元的柵極位于所述第二溝槽中，且所述ESD保護單元及所述柵極均與所述襯底的表面齊平，所述ESD保護單元連接所述器件單元的柵極和所述器件單元的源極。通過將ESD保護單元形成于第一溝槽中，器件單元形成于第二溝槽中，并回蝕刻使得ESD保護單元與器件單元的頂面齊平，從而有利于其上的層間介質(zhì)層及金屬互連層的形成，解決了功率器件的ESD保護單元的臺階問題，提高了后續(xù)工序的制造良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有ESD功能的溝槽型功率器件。

背景技術(shù)

靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)是集成電路器件在制造、生產(chǎn)、組裝、測試及運送等過程中的常見現(xiàn)象。靜電放電時會在短時間內(nèi)產(chǎn)生的大電流，對集成電路產(chǎn)生致命的損傷，是集成電路生產(chǎn)應(yīng)用中造成失效的重要問題。

溝槽型功率器件以其優(yōu)越的性能，得到了非常廣泛的應(yīng)用。其中溝槽型功率器件由于柵氧層較薄，且應(yīng)用于大功率場景的特點，決定了其為靜電敏感型器件。業(yè)內(nèi)通常采用增設(shè)ESD保護單元以改善溝槽型功率器件的ESD保護效果。

然而，ESD保護單元往往設(shè)置于襯底表面上，而溝槽型功率器件的柵極設(shè)置于溝槽內(nèi)，致使覆蓋于其上的ILD(層間介質(zhì)層)形成較大的臺階，致使后工序(例如通孔的形成、金屬互連的形成)良率不高，不利于后續(xù)制程。并且，隨著集成電路制造工藝水平進入集成電路線寬的深亞微米時代，功率器件的工藝特征尺寸不斷縮小，上述臺階的存在對后續(xù)工序的影響日趨嚴重，愈加不利于溝槽型功率器件的進一步微型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有ESD功能的溝槽型功率器件，以解決上述功率器件的ESD保護單元的臺階問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有ESD功能的溝槽型功率器件，包括襯底、器件單元及ESD保護單元；所述襯底中包括器件單元區(qū)及ESD保護區(qū)，所述ESD保護區(qū)中形成有至少一個第一溝槽，所述器件單元區(qū)形成有至少一個第二溝槽；所述ESD保護單元位于所述第一溝槽中，所述器件單元的柵極位于所述第二溝槽中，且所述ESD保護單元及所述柵極均與所述襯底的表面齊平，所述ESD保護單元連接所述器件單元的柵極和所述器件單元的源極。可選的，所述溝槽型功率器件為N型溝槽DMOS器件。

可選的，所述器件單元為N型溝槽型DMOS器件。

可選的，所述ESD保護單元包括若至少兩個二極管，至少兩個所述二極管構(gòu)成NPN或NPNPN型結(jié)構(gòu)。

可選的，所述ESD保護單元中二極管的數(shù)量為兩個，所述ESD保護單元連接于所述器件單元的柵極和源極之間。

可選的，所述第一溝槽中形成ESD保護單元過程為：形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層覆蓋所述第一溝槽的內(nèi)壁；形成導電層，所述導電層填充所述第一溝槽并與所述襯底的表面的高度差在預設(shè)范圍內(nèi)；執(zhí)行多次P型離子注入，依次形成P區(qū)、P+區(qū)，其中所述P區(qū)相接于所述P+區(qū)的上方；執(zhí)行N型離子注入，在所述P區(qū)中形成兩個N+區(qū)，兩個所述N+區(qū)位于所述P區(qū)的頂部。

可選的，所述第一介質(zhì)層為TEOS層。

可選的，所述導電層的材質(zhì)為多晶硅。

可選的，所述層間介質(zhì)層為BPSG層。

可選的，所述第一溝槽的開口寬度大于所述第二溝槽的開口寬度。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種具有ESD功能的溝槽型功率器件，通過將ESD保護單元形成于溝槽中，并回蝕刻使得ESD保護單元與器件單元的頂面齊平，從而有利于其上的層間介質(zhì)層及金屬互連層的形成，解決了功率器件ESD保護單元的臺階問題，提高了器件的良率。