[发明专利]一种带ESD保护结构的trench分离栅DMOS器件制作方法

说明书

本发明公开一种带ESD保护结构的trench分离栅DMOS器件制作方法，属于半导体功率器件技术领域。在N型外延片生长氧化层、淀积氮化硅层和TEOS层，挖出若干个Trench结构；在Trench结构中制作一层氧化层，并填充掺杂N型多晶硅；对Trench结构中多晶硅进行刻蚀，再将有源区Trench结构侧壁的上部分氧化层去除掉；在Trench结构中填充介质，研磨外延片至表面平坦，使氮化硅层和氧化硅处于同一平面；形成保护二极管结构并实现P型掺杂；分离栅底部结构和保护二极管结构；完成栅极引出，阱工艺和源区引出；通过光刻和腐蚀实现通孔引出和金属互联。本发明基于目前低功耗分离栅Trench DMOS产品结构，把ESD保护结构集成在栅源两极之间，在满足使用中对功耗要求外，又保证器件性能和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别涉及一种带ESD保护结构的trench分离栅DMOS器件制作方法。

背景技术

随着VDMOS产品应用领域的不断扩大，器件所需的性能和可靠性要求就越来越高。VDMOS器件重要的性能指标参数FOM(figure of merit)为Qg*Ron(栅电荷和导通电阻乘积)。此参数表征器件在开关和导通过程中，功率损耗主要来自开关损耗和导通损耗。开关损耗主要于器件在开关过程中，对栅充放电过程中功率损耗，特别对于高频器件来说，此步损耗尤为显著。导通损耗为器件在工作状态下，整个器件串联电阻的损耗。

在器件开关过程中，栅上产生的浪涌电压一般会超出实际栅电压数倍以上。为了有效保护栅电极，需要在栅极和源极并联一个ESD保护二极管。当栅源之间有较高的浪涌电压时，电流可以通过ESD保护二极管流通，避免栅氧化层电流过大，烧毁栅极。一般的做法是增加一层场氧层次，把ESD保护结构的多晶放置在场氧上，见图1。利用场氧作为ESD多晶硅的垫层。此场氧为阱注入自对准的掩蔽层，为满足此阱注入自对准要求，对场氧厚度有要求，一般厚度约ESD多晶硅厚度一般在这两层总厚度在这就使得产品在介质平坦化时ESD多晶硅上介质一般都比较薄。金属互联刻蚀工艺需要把ESD多晶硅分别做栅源级引出，这时在多晶硅表面就会有金属打开区域，一般来说为保证多晶硅表面不被金属刻蚀损失，需要严格控制此步刻蚀介质损失量，工艺控制难度较大，可靠性有较大风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带ESD保护结构的trench分离栅DMOS器件制作方法，以提升器件性能并改善产品可靠性品质。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带ESD保护结构的trench分离栅DMOS器件制作方法，包括：

在N型外延片生长氧化层、淀积氮化硅层和TEOS层，挖出若干个Trench结构；

在Trench结构中制作一层氧化层，并填充掺杂N型多晶硅；

对Trench结构中多晶硅进行刻蚀，再将有源区Trench结构侧壁的上部分氧化层去除掉；

在Trench结构中填充介质，研磨外延片至表面平坦，使氮化硅层和氧化硅处于同一平面；

形成保护二极管结构并实现P型掺杂；分离栅底部结构和保护二极管结构；

完成栅极引出，阱工艺和源区引出；

通过光刻和腐蚀实现通孔引出和金属互联。

可选的，所述N型外延片生长的氧化层厚度为淀积的氮化硅层厚度为TEOS层厚度为

可选的，对Trench结构中多晶硅进行刻蚀包括：

通过刻蚀使所有Trench结构中多晶硅的高度低于外延片表面；

把外围隔离Trench结构，以及底部多晶需要引出的Trench结构覆盖光刻胶，对其余Trench结构中的多晶硅进行刻蚀。

可选的，形成保护二极管结构并实现P型掺杂包括：