[发明专利]一种改善沟槽型功率管终端耐受电压的方法及器件

说明书

本发明涉及一种改善沟槽型功率管终端耐受电压的方法及器件，通过沟槽刻蚀清洗完成后，用炉管工艺做一次牺牲氧化层，具体为使用光刻工艺将晶胞区域覆盖，将终端区域显影打开；使用干法刻蚀工艺将终端区域沟槽底部的牺牲氧化层刻蚀掉；使用湿法刻蚀工艺将终端区域沟槽底部没有牺牲氧化层保护的硅刻蚀掉；使用刻蚀工艺将晶圆上的光刻胶去掉；能够在不影响沟槽型功率管电阻性能的情况下，极大的提高功率管的击穿电压，提高功率管的整体性能。与现有工艺相比，虽然增加了工艺步骤，但是能够给极大的提升终端的击穿电压，使器件的性能参数不再受限于终端击穿电压。

技术领域

本发明涉及电子半导体器件应用领域，具体涉及一种改善沟槽型功率管终端耐受电压的方法及器件。

背景技术

功率MOS晶体管是一种在集成电路中提供和切换功率的特定类型的MOS晶体管，其不仅继承了MOS场效应管的优点，还具有耐压高、工作电流大、输出功率高、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管的优点集于一身，因此在开关电源、逆变器、电压放大器、功率放大器等电路中获得广泛应用。

为了减小功率MOS晶体管的尺寸，目前引入了沟槽型MOS(trench MOS)晶体管。沟槽型功率MOS晶体管的沟道是垂直的，因此能够提高沟道密度，减小芯片尺寸。沟槽型MOS晶体管的栅极结构不是与衬底表面平行，而是构建在垂直于衬底表面的沟道里。

目前沟槽型功率管，器件的稳定性仍有待提高。虽然沟槽型功率管可以通过在沟槽栅底部设置保护区，来提高对栅绝缘层的保护，防止介质层发生与时间相关的电介质击穿(time dependent dielectric breakdown，TDDB)，但目前沟槽栅底部保护区的电位是浮空的，因此在漏电极施加高压时，保护区会产生感应电位。也即是说，保护区与沟槽栅之间仍会存在电位差，沟槽栅底部的绝缘介质层仍会承受一定的电场强度。因此器件出于积累状态，经过一段时间后，此处的介质层仍旧会有被击穿的风险。

现有的沟槽型功率管为了追求开启状态下的导通电阻最小化，导致击穿电压总会在终端的地方受限。因为终端位置的栅极不是零电位，电场场强的曲率在沟槽底部比较集中。现有的沟槽形状是倒梯形，底部较小，电场会更加集中，导致电压容易击穿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善沟槽型功率管终端耐受电压的方法及器件，能够在不影响沟槽型功率管电阻性能的情况下，极大的提高功率管的击穿电压，提高功率管的整体性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种改善沟槽型功率管终端耐受电压的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、提供一半导体衬底，所述衬底上设有外延片，在所述外延片上进行沟槽刻蚀形成沟槽；

S2、在所述外延片及沟槽内表面生长一层栅极氧化层；

S3、使用光刻工艺将晶胞区域覆盖，将终端区域显影打开；

S4、使用干法刻蚀工艺将终端区域沟槽底部的氧化层刻蚀掉；

S5、使用湿法刻蚀工艺将终端区域沟槽底部没有氧化层保护的硅刻蚀掉；

S6、使用刻蚀工艺将晶圆上的光刻胶去掉；

S7、沟槽刻蚀清洗完成后，使用炉管工艺牺牲氧化层；

S8、采用离子注入工艺在所述外延片基体区注入P型离子后退火；

S9、采用离子注入工艺注入N型离子及退火形成N⁺源区；

S10、在所述栅极氧化层上表面沉积一绝缘介质层；

S11、在所述绝缘介质层进行孔刻蚀，形成接触孔引出源极；

S12、在所述绝缘介质层及接触孔的上表面沉积正面金属层。