[發(fā)明專利]溝槽型功率器件的制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110963068.X
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN113675092A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王域;周穎;曹培明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L21/266;H01L29/78;H01L27/02
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

本發(fā)明提供了一種溝槽型功率器件的制造方法，提供一襯底；于襯底中同時(shí)形成第一溝槽及第二溝槽，第一溝槽位于ESD保護(hù)區(qū)，第二溝槽位于器件有源區(qū)；依次形成第一介質(zhì)層及第一導(dǎo)電層，并于第二溝槽中形成柵極導(dǎo)電層；依次形成第二介質(zhì)層及第二導(dǎo)電層，第二導(dǎo)電層覆蓋第二介質(zhì)層，并填充第一溝槽；以部分器件有源區(qū)為掩模，于第一溝槽中執(zhí)行離子注入，形成ESD保護(hù)單元，ESD保護(hù)單元的頂面與襯底表面的高度差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。通過在ESD保護(hù)區(qū)及器件有源區(qū)同時(shí)形成相應(yīng)的溝槽，以及利用器件有源區(qū)為掩模進(jìn)行離子注入，可將優(yōu)化制造過程，降低成本，還可利用ESD保護(hù)單元設(shè)置于第一溝槽內(nèi)，消除ESD保護(hù)單元的臺(tái)階問題，有利于后續(xù)的制程工藝的良率提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種溝槽型功率器件的制造方法。

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(cè)試及運(yùn)送等過程中的常見現(xiàn)象。靜電放電時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的大電流，對(duì)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。

尤其是溝槽型功率器件的柵氧層較薄，且應(yīng)用于大功率場(chǎng)景的特點(diǎn)，決定了其為靜電敏感型器件。業(yè)內(nèi)通常采用增設(shè)的ESD保護(hù)單元以改善溝槽型功率器件的ESD保護(hù)效果。

由于ESD保護(hù)單元的結(jié)構(gòu)和器件單元的結(jié)構(gòu)差異較大，且形成于不同的結(jié)構(gòu)上，例如ESD保護(hù)單元形成于襯底的表面，而器件單元?jiǎng)t形成于襯底中，從而導(dǎo)致ESD保護(hù)單元與器件單元的形成過程在工藝制程上不兼容，部分工藝制程顯得較為冗余，不利于制造成本的降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種溝槽型功率器件的制造方法，以優(yōu)化溝槽型功率器件的制造方法并降低制造成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種溝槽型功率器件的制造方法，包括：提供一襯底，所述襯底具有ESD保護(hù)區(qū)及器件有源區(qū)；于所述襯底中同時(shí)形成第一溝槽及第二溝槽，所述第一溝槽位于所述ESD保護(hù)區(qū)，所述第二溝槽位于所述器件有源區(qū)；依次形成第一介質(zhì)層及第一導(dǎo)電層，并回蝕刻所述第一導(dǎo)電層，所述第一介質(zhì)層覆蓋所述第一溝槽及所述器件有源區(qū)的的表面，所述第一導(dǎo)電層部分填充所述第一溝槽，并于所述第二溝槽中形成柵極導(dǎo)電層；依次形成第二介質(zhì)層及第二導(dǎo)電層，所述第二介質(zhì)層覆蓋所述第一溝槽及所述器件有源區(qū)的表面，且所述第二導(dǎo)電層覆蓋所述第二介質(zhì)層，并填充所述第一溝槽；以及，以部分所述器件有源區(qū)的為掩模，于所述第一溝槽中執(zhí)行離子注入及回蝕刻部分所述第二導(dǎo)電層，形成ESD保護(hù)單元，所述ESD保護(hù)單元的頂面與所述襯底表面的高度差在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。

可選的，所述功率器件為N型溝槽型DMOS器件。

可選的，所述溝槽型DMOS器件還具有柵極焊盤區(qū)，所述柵極焊盤區(qū)位于所述ESD保護(hù)區(qū)內(nèi)，所述第一溝槽環(huán)繞所述柵極焊盤區(qū)設(shè)置。

可選的，所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層的材質(zhì)均為多晶硅。

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。

可選的，所述ESD保護(hù)單元為NPN或NPNPN型的結(jié)構(gòu)，連接于所述溝槽型功率器件的柵極和源極之間，用于ESD保護(hù)，其中，PN結(jié)串聯(lián)的個(gè)數(shù)取決于ESD保護(hù)的擊穿電壓需求。

可選的，形成所述ESD保護(hù)單元的方法包括：以位于所述器件有源區(qū)上第二導(dǎo)電層為掩模，于所述第一溝槽中執(zhí)行P型離子注入，形成P區(qū)；以位于所述襯底表面的第二介質(zhì)層為研磨停止層對(duì)所述第二導(dǎo)電層執(zhí)行CMP，于所述第一溝槽執(zhí)行P型離子注入，形成P+區(qū)，所述P+區(qū)相接于所述P區(qū)的下方；以及，執(zhí)行N型離子注入，形成至少兩個(gè)N+區(qū)，所述N+區(qū)位于所述P區(qū)的頂部，以形成所述ESD保護(hù)單元。

可選的，溝槽型功率器件還包括層間介質(zhì)層以及金屬互連層，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述襯底的表面，所述金屬互連層位于所述層間介質(zhì)層上，并連接所述ESD保護(hù)單元與所述器件單元。