[发明专利]一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法

权利要求书

1.一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用沟槽掩模对衬底上的外延层注入P型掺杂剂形成P型基区，再在外延层上进行侵蚀而形成多个栅极沟槽；并向沟槽顶部的侧壁注入N型掺杂剂，形成N型源；

(2)在外延层表面沉积层间介质，再利用接触孔掩模，对层间介质和外延层表面进行侵蚀形成接触沟槽，并对接触沟槽进行金属插塞填充；

(3)在器件的上表面沉积金属层，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。

2.根据权利要求1所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：

a、在外延层的上面形成氧化层，在氧化层上积淀光刻涂层，接着通过沟槽掩模暴露出部分氧化层，对暴露出的部分氧化层进行干蚀，直至暴露出外延层，形成在氧化层上的多个沟槽掩模开孔，然后清除掉光刻涂层；

b、在表面注入P型掺杂剂，有氧化层覆盖的部分没有被注入，没有氧化层覆盖的部分，P型掺杂剂会注入到外延层表面上，通过一次高温扩散作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中形成P型基区；

c、通过刻蚀在开孔处形成沟槽，该沟槽穿过P型基区延伸至外延层，对沟槽进行牺牲性氧化，然后清除掉所有氧化层；

d、在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的上表面形成栅极氧化层，再在沟槽中沉积N型高掺杂剂的多晶硅，以填充沟槽并覆盖顶面；

e、对在外延层表面上的多晶硅层进行化学机械抛光或腐蚀，把从最上表面至沟槽内顶部处外延层表面以下一段深度的多晶硅都清除掉，深度为外延层表面以下0.3um至0.gum；

f、向沟槽顶部的侧壁注入N型掺杂剂，再通过二次高温扩散作业将N型掺杂剂推进扩散到P型基区中，在沟槽顶部侧壁的外延层上形成N型源区。

3.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，在步骤a中，所述的沟槽掩模开孔不是全都一样大小，其中的宽度范围是0.2um至2.Oum。

4.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，在步骤b中，P型掺杂剂是从沟槽掩模开孔处注入到外延层表面上。

5.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，在步骤c中，在刻蚀沟槽前，在刻蚀沟槽前，先沉淀一层氧化层并把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上，然后对氧化层进行干蚀，清除开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层；之后刻蚀沟槽。

6.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，在步骤d中，通过热生长的方式，在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的上表面形成栅极氧化层。

7.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，所述一次高温扩散作业温度为950至1200℃，时间为10分钟至1000分钟，所述二次高温扩散作业温度为950至1200℃，时间为10分钟至100分钟。

8.根据权利要求1所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：

a、在最顶层表面沉积层间介质；

b、通过接触孔掩模对层间介质和外延层表面进行侵蚀，形成接触孔沟槽，接触孔沟槽穿过N型源区进行到P型基区，之后对接触孔沟槽注入P型高掺杂剂；

c、在接触孔沟槽侧壁、底部以及层间介质表面上沉积一钛层和氮化钛层，再对接触孔沟槽进行钨填充以形成沟槽金属插塞。

9.根据权利要求8所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，在步骤a中，在最顶层表面依次沉积无掺杂二氧化硅和硼磷玻璃形成层间介质。

10.根据权利要求1所述的一种制备沟槽半导体功率分立器件的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的金属层为铝铜合金。