[发明专利]半导体功率器件及其制作方法

说明书

本发明提出了半导体功率器件及其制作方法。该制作半导体功率器件的方法包括：在衬底的一侧依次形成外延层、阱区、源区和体接触区；在外延层、阱区、源区和体接触区的远离衬底的一侧形成第一阶栅绝缘亚层；在第一阶栅绝缘亚层远离衬底的一侧形成第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层；在第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层的远离衬底的一侧形成第二多晶硅亚层并光刻形成栅极；其中，第二阶栅绝缘亚层是通过对第一多晶硅层进行局部高温氧化处理形成的。本发明所提出的制作方法，可逐层对多晶硅亚层进行高温氧化而获得多阶栅绝缘层结构，从而使其表面更平整而避免了刻蚀方法容易造成表面不平整或残留腐蚀剂，进而提高半导体功率器件的使用可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的，本发明涉及半导体功率器件及其制作方法。

背景技术

现在，碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其大禁带宽度、高临界击穿电场、高热导率和高饱和漂移速度等独特优点，成为制作高压、高功率、耐高温、高频、抗辐照器件的理想材料，在军事和民事方面具有广阔的应用前景。而碳化硅功率器件具有开关速度快、导通电阻小的优势，较小的漂移层厚度就可以实现较高的击穿电压水平，减小功率开关模块的体积，降低能耗，在功率开关、转换器等应用领域中优势明显。

目前，为降低栅氧化层承受的电场强度，提高MOSFET器件的可靠性，有人提出了整体呈对称的多级“台阶”状的多阶栅氧化层结构。但是，由于其多阶栅氧化层结构是由刻蚀栅氧化层而形成的，该刻蚀工艺会对栅氧化层造成损伤，从而不利于功率器件的长期可靠性。

因此，现阶段制作半导体功率器件中的多阶栅氧化层结构的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，现阶段采用的刻蚀工艺由于刻蚀方法本身存在各处刻蚀速率不同的缺陷，无论湿法刻蚀还是干法刻蚀，均会使刻蚀后栅氧化层的表面出现不平整的问题，特别是湿法刻蚀还容易造成栅氧化层表面残留腐蚀液，从而影响到该半导体功率器件长期的使用性和稳定性。

为了解决上述的刻蚀工艺容易对多阶栅氧化层结构造成损伤的技术问题，本申请提出了一种制作金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的方法，其多阶栅绝缘层结构包括第一栅绝缘亚层和至少一个第二栅绝缘亚层，而第二栅绝缘亚层是通过对第一多晶硅层的部分区域进行高温氧化处理而获得的。该制作方法获得的栅绝缘层表面平整，避免了刻蚀方法容易造成表面不平整或残留腐蚀剂的不利影响，还可通过调整各栅绝缘亚层的尺寸来设计台阶的具体尺寸，从而提高该半导体功率器件的使用可靠性。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种能使多阶栅绝缘层结构的表面更平整、台阶尺寸精度更高的制作半导体功率器件方法。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制作半导体功率器件的方法。

根据本发明的实施例，所述方法包括：在衬底的一侧，依次形成外延层、阱区、源区和体接触区，其中，所述外延层设置在所述衬底的一侧，所述阱区以所述衬底的中心线为轴对称地设置在所述外延层远离所述衬底的一侧，所述源区和所述体接触区分别独立地以所述衬底的中心线为轴对称地设置在所述阱区远离所述衬底的一侧；在所述外延层、阱区、源区和体接触区的远离所述衬底的一侧形成第一阶栅绝缘亚层；在所述第一阶栅绝缘亚层远离所述衬底的一侧，形成第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层；在所述第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层的远离所述衬底的一侧，形成第二多晶硅亚层，并对所述第二多晶硅亚层和所述第一多晶硅亚层进行光刻并形成栅极；其中，所述形成第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层的步骤进一步包括：在所述第一阶栅绝缘亚层远离所述衬底的一侧，依次形成第一多晶硅层和具有图案化的保护层；对所述第一多晶硅层的未被所述保护层保护的区域进行高温氧化处理，以便获得第二阶栅绝缘亚层和第一多晶硅亚层；以及去除所述保护层。