[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。

已有沟槽功率器件的制造工艺包括以下步骤：

提供一半导体衬底10，在所述半导体衬底10上形成外延层11，并在外延层11上进行光刻和刻蚀工艺以形成栅极沟槽12，如图1所示。

还可以对所形成的栅极沟槽12进行清洗，以去除光刻和刻蚀工艺过程中形成的聚合物等杂质。然后对栅极沟槽12拐角进行圆滑处理，形成具有圆滑拐角的倒角栅极沟槽121，如图2所示。

在倒角栅极沟槽121表面进行栅氧层生长，形成栅极氧化层13，此时栅极氧化层围成了栅极沟槽122，如图3所示。同样的，可以对围成的栅极沟槽122的栅极氧化层13进行清洗，目的同样是为了去除刻蚀工艺过程中产生的聚合物等杂质。

请参考图4，在栅极沟槽122内部沉积多晶硅14，并回刻多晶硅14。在制作工艺的后续部分还包括源区与漏区的形成，退火处理等工艺步骤。

上述的现有沟槽功率器件制作工艺过程中，半导体衬底中杂质的含量会有波动，导致沟槽功率器件的击穿电压可能会发生降低，从而影响到沟槽功率器件的性能。

发明内容

本发明提供了一种沟槽功率器件及其制作方法，以解决现有技术中沟槽功率器件随半导体衬底内杂质含量的变化而降低的问题。

本发明提供的沟槽功率器件及其制作方法，包括：

提供一半导体衬底；

对所述半导体衬底进行热氧化工艺；

在所述半导体衬底上形成外延层；

在所述外延层内形成栅极沟槽；

在所述栅极沟槽的内壁形成栅极氧化层；

沉积栅极材料于所述的栅极氧化层上。

进一步的，对所述半导体衬底进行热氧化工艺，在所述半导体衬底上形成氧化层。

进一步的，所述热氧化工艺的温度为850℃～950℃。

进一步的，采用湿刻的方法去除所述氧化层。

进一步的，采用光刻和刻蚀工艺在所述外延层内形成栅极沟槽。

进一步的，所述栅极材料为多晶硅。

进一步的，在所述栅极沟槽内形成栅极材料后，还包括回刻所述栅极材料以露出所述部分栅极氧化层。

进一步的，在回刻栅极材料后还包括步骤：在栅极沟槽两侧的外延层上进行离子注入，形成源区和漏区。

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：

半导体衬底，所述半导体衬底上形成有n型外延层，以及位于所述n型外延层内的隔离结构；

半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成的外延层；

在所述外延层内形成的栅极沟槽；

在所述栅极沟槽内壁形成的栅极氧化层；

沉积于所述栅极氧化层上的栅极材料。

发明人发现沟槽功率器件的击穿电压受半导体衬底中氧杂质的含量影响会发生较大变化，当氧杂质的含量升高时沟槽功率器件的击穿电压降低。在提供的半导体衬底中氧杂质的含量不可避免的会发生波动，甚至含量升高，因此会导致沟槽功率器件的性能不稳定。发明人针对上述问题经过创造性劳动，获得了一种沟槽功率器件及其制作方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过在形成外延层之前对半导体衬底进行热氧化，并去除由此产生的氧化层，减小因半导体衬底中氧杂质含量升高而降低击穿电压对沟槽功率器件造成的影响，从而达到稳定沟槽功率器件击穿电压的效果，提高沟槽功率器件的性能；

2、在沟槽功率器件的制作过程中增加热氧化和去除氧化层的工艺步骤，方法简单，便于操作，并且不会对沟槽功率器件的其他参数造成影响。

附图说明

图1～4是现有技术中沟槽功率器件的制作方法各步骤结构示意图。

图5为本发明一实施例所提供的沟槽功率器件的制作方法流程示意图。

图6～10为本发明一实施例所提供的沟槽功率器件的制作方法各步骤结构示意图。

图11为利用本发明实施例所制作的沟槽功率器件和利用其他方法制作的功率沟槽器件氧含量与击穿电压的关系图。

具体实施方式