[发明专利]一种制造沟槽型半导体功率器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体的说，涉及一种制造沟槽型半导体功率器件的方法。

背景技术

功率MOSFET具有低正向压降、高转换速度、容易栅控制等特点，在低中压电力电子应用中成为一种重要的半导体器件。而沟槽式(Trench)功率MOSFET由于其导电沟道在纵的方向上，所以与普通横向的MOSFET相比，在相同面积下，具有更低的导通电阻。

在现有的沟槽型功率MOSFET的设计和制造领域中，MOSFET的基区和源区是各自都需要基区掩模和源区掩模步骤引入的，而有些之前提出的，如公开了的美国专利文献US07799642，US20090085074，US20110233666，US20110233667等，试图省略基区或源区掩模步骤的制造方法，其步骤较为复杂，不易生成，而且制造出的半导体器件的终端结构不好，以至器件的击穿电压和可靠性也相对较差。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种制造沟槽型半导体功率器件的方法，其省略了基区或源区掩模步骤，降低了沟槽型功率器件的制造成本，而且不影响沟槽型功率MOSFET的电气性能，质量和可靠性，进而提高了沟槽型功率器件的性价比。

本发明可用于制备12V至1200V的沟槽半导体功率器件。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种制造沟槽型半导体功率器件的方法，包括以下步骤：

(1)利用沟槽掩模对衬底上的外延层注入P型和N型掺杂剂，分别形成P型基区和N型源区，并进行侵蚀而形成多个栅极沟槽；

(2)在外延层表面上形成层间介质，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，并对接触沟槽进行填充，形成沟槽金属插塞；

(3)利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。

进一步，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，再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，形成在氧化层上多个沟槽掩模开孔，沟槽掩模开孔宽度不一样，然后清除掉光刻涂层；

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

c、对表面注入N型掺杂剂，没有原氧化层覆盖的部分，N型掺杂剂会注入到外延层表面上形成N型区，再沉淀一层氧化层，对氧化层进行干蚀，清除开孔上的氧化层，暴露出开孔上的外延层；

d、通过刻蚀形成沟槽，该沟槽穿过N型区和P型基区延伸至外延层中，对沟槽进行牺牲性氧化，牺牲性氧化作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中，将N型掺杂剂推进到P型基区中形成N型源区，然后清除掉所有氧化层；

e、在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的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；

f、对在外延层表面上的多晶硅层进行平面腐蚀处理或化学机械抛光。

进一步，在步骤a中，在清除掉光刻涂层后，在暴露出的外延层表面形成一层新氧化层。

进一步，在步骤c中，对表面注入N型掺杂剂，再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，对氧化层进行干蚀，清除开孔上的氧化层，暴露出开孔上的外延层。

进一步，在步骤d中，注入在开孔侧壁的氧化层下并位于外延层表面上的N型掺杂剂未被刻蚀沟槽时挖掉。

本发明的另一种变型：所述步骤(1)包括以下步骤：

a、在外延层的表面形成氧化层，在氧化层上积淀光刻涂层，再通过沟槽掩模形成图案暴露出部分氧化层，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，沟槽掩模开孔宽度不一样，然后清除掉光刻涂层；

b、向外延层注入P型掺杂剂，有原氧化层覆盖的部分没有被注入，没有原氧化层覆盖的部分，P型掺杂剂会注入到外延层表面上，并通过一次高温扩散作业，P型掺杂剂被推进扩散到外延层中形成P型基区，再在表面沉淀一层氧化层把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上；

c、向外延层注入N型掺杂剂，有原氧化层覆盖的部分没有被注入，没有原氧化层覆盖的部分，N型掺杂剂会注入到外延层表面上，在外延层表面上形成N型区，通过二次高温扩散作业，使N型区推进扩散到P型基区中形成N型源区，再对氧化层进行干蚀，清除开孔上的氧化层，暴露出开孔处的外延层；