[发明专利]沟槽功率器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术制造领域，特别涉及一种沟槽功率器件及其制作方法。

背景技术

为了缩小功率器件的尺寸，改善功率器件的性能，沟槽结构被引入到功率器件中，形成沟槽功率器件。沟槽功率器件是电子电路的重要组成部分，在截止状态时击穿电压高、漏电流小；在导通状态时，导通电阻低、导通管压降低；在开关转换时，开关速度快，并且具有通态损耗、断态损耗和开关损耗小等显著优点，已经成为集成电路等领域的主要功率器件。

图1是现有技术中沟槽功率器件的结构示意图。如图1所示，传统沟槽功率器件包括：包含有源区1与保护环区2的半导体衬底10；设置在半导体衬底10上的漏区11、在漏区11上形成的漂移区12以及在漂移区12上形成的沟道区13及保护环23；在沟道区13内形成有沟槽，栅极结构形成在所述沟槽内，栅极结构包括形成在沟槽侧壁上的栅极氧化物层16以及填充满沟槽的栅极多晶硅15；栅极结构两侧形成有有源区14。从所述半导体衬底10引出有漏极D，所述栅极结构中的多晶硅15引出有栅极G，所述源区14引出有源级S。在所述沟槽区13和保护环23上形成有层间介质层17，其中，在层间介质层17中对应源级S的位置上，形成第一通孔，对应保护环的位置上形成有第二通孔，所述第一通孔中形成有材质为硼磷硅玻璃的侧墙18，所述第二通孔被硼磷硅玻璃封闭。所述第一通孔中填充有金属，构成源级S的接触孔19，所述接触孔19实现与其它半导体器件的电性连接。

在现有技术中，制作所述沟槽功率器件的过程包括：1）在半导体衬底的漂移区中形成沟槽；2）在所述沟槽中形成沟槽功率器件的栅极；3）在半导体衬底上形成层间介质层；4）在层间介质层对应源级的位置形成第一通孔，对应保护环的位置形成第二通孔；5）进行离子注入，在第一通孔下方形成阱区，第二通孔下方形成保护环6）沉积硼磷硅玻璃并回流，在第一通孔中形成侧墙，第二通孔被封闭；7）在第一通孔下方的阱区中形成源区；8）填充第一通孔。

在现有技术中，形成内径较大的作为沟槽功率器件接触孔的第一通孔，以及作为保护环离子注入的第二通孔，进行阱区注入和保护环注入，然后利用硼磷硅玻璃形成沟槽功率器件接触孔的第一通孔的侧墙，缩小第一通孔的内径，同时封闭作为保护环离子注入的第二通孔，再进行源区离子注入。这样的工艺安排，实现了只利用一次光刻形成的通孔，就可以完成沟槽功率器件阱区注入、源区注入、保护环注入以及形成沟槽功率器件接触孔所在的通孔。但是由此形成的第二通孔的硼磷硅玻璃填充效果会受到影响，第二通孔的封闭效果不好，后续源区离子注入时，往往会导致第二通孔中有离子注入，造成沟槽功率器件的击穿电压过低。

发明内容

本发明提供了一种沟槽功率器件及其制作方法，以解决现有技术中保护环区第二通孔封闭效果不好造成的沟槽功率器件击穿电压过低的问题。

本发明提供的沟槽功率器件的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区和保护环区；

在所述半导体衬底的有源区形成沟槽，在所述沟槽中形成沟槽功率器件的栅极；

在所述半导体衬底上形成层间介质层，并通过刻蚀在所述层间介质层上形成第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述沟槽功率器件的源区位置对应，所述第二通孔与保护环的位置对应；

对所述第一通孔和第二通孔进行第一次离子注入，在所述第一通孔暴露出的半导体衬底中形成阱区，在所述第二通孔暴露出的半导体衬底中形成保护环；

在所述层间介质层上沉积硼磷硅玻璃材料，在所述硼磷硅玻璃材料上沉积一层隔离材料，通过刻蚀在所述第一通孔上形成侧墙，并对所述硼磷硅玻璃材料进行回流，封闭所述第二通孔；

进行第二次离子注入在所述第一通孔下方的阱区内形成源区，并进行退火；

对所述第一通孔暴露出的半导体衬底进行刻蚀，填充金属形成沟槽功率器件的接触孔。

进一步的，所述隔离材料的材质为氮化硅。

进一步的，所述氮化硅的厚度为

进一步的，对所述硼磷硅玻璃材料进行回流的温度为850℃～950℃。

进一步的，对所述硼磷硅玻璃材料进行回流的时间为25min～35min。

进一步的，对所述硼磷硅玻璃材料进行回流的温度为750℃～850℃。

进一步的，对所述硼磷硅玻璃材料进行回流的时间为45min～55min。

相应的，本发明还提出一种使用以上沟槽功率器件的制作方法制作的沟槽功率器件，包括：

包含有源区和保护环区的半导体衬底；

在所述半导体衬底的有源区形成有沟槽；