[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。

沟槽功率器件具有终端结构，包围在沟槽功率器件的有源区的周围，来避免沟槽功率器件边缘部分的早期击穿。

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，传统沟槽功率器件的制作方法包括：提供包含有源区1与终端结构区2的半导体衬底10；通过曝光与刻蚀在半导体衬底10的有源区1上形成沟槽；在所述沟槽内形成栅极结构，栅极结构包括形成在沟槽侧壁及底部上的栅极氧化物层11以及填充满沟槽的栅极多晶硅12；在半导体衬底10上沉积层间介质层13，通过曝光与刻蚀在层间介质层13上形成通孔，所述通孔包括有源区1内的通孔以及终端结构区2内的通孔；然后以层间介质层13为掩膜进行第一次离子注入，在有源区通孔暴露出的半导体衬底中形成P阱，在终端结构区通孔暴露出的半导体衬底中形成保护环；然后在有源区通孔与终端结构区的通孔中填充硼磷硅玻璃15（BPSG），回流之后并进行刻蚀；进行第二次离子注入在有源区通孔的P阱中形成n型掺杂区；最后进行金属钨的沉积与刻蚀，以及金属铝的沉积与刻蚀（图中未显示）。

在有源区通孔与终端结构区通孔中填充硼磷硅玻璃15以及回流的步骤中，需要有源区通孔仅侧壁和底部被硼磷硅玻璃覆盖，而终端结构区通孔则被硼磷硅玻璃封闭，要达到上述的要求，需要严格控制硼磷硅玻璃的厚度、回流温度与时间、硼磷硅玻璃的刻蚀、不同通孔的尺寸大小以及通孔拐角的设计等工艺参数以及达到各工艺参数之间的平衡，由此会增加工艺的复杂程度，而且终端结构区通孔中硼磷硅玻璃的填充效果会对后续的离子注入造成影响，直接影响最终的沟槽功率器件的电压参数。

发明内容

本发明提供了一种沟槽功率器件及其制作方法，以解决现有技术中有源区与终端结构区的通孔中填充硼磷硅玻璃要达到的不同效果，从而增加工艺的复杂程度的问题。

本发明提供的沟槽功率器件的制作方法，包括：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括有源区和终端结构区；

在所述半导体衬底的有源区形成第一沟槽，在终端结构区形成第二沟槽；

在所述第一沟槽中形成沟槽功率器件的栅极，同时在所述第二沟槽中靠近所述有源区的侧壁与底部沉积多晶硅，所述多晶硅在远离所述有源区的一侧呈弧形；

在所述半导体衬底上沉积介质层，所述介质层填充所述第二沟槽；

通过曝光与刻蚀在所述有源区的介质层上形成通孔，并进行两次离子注入，在所述通孔暴露出的半导体衬底中形成第一掺杂区，在所述第一掺杂区中形成第二掺杂区；

进行后续的半导体工艺，完成所述沟槽功率器件的制作。

进一步的，所述后续的半导体工艺包括：对所述通孔暴露出的半导体衬底进行刻蚀，并填充第一金属层；在所述介质层上沉积第二金属层。

进一步的，所述第二沟槽中多晶硅上方的介质层呈弧形。

进一步的，在所述终端结构区边缘的所述第二金属层呈弧形。

进一步的，所述第二沟槽中沉积的介质层的厚度为

进一步的，所述终端结构中第二沟槽靠近有源区的一侧到所述第二金属层外边缘的距离为0um～3.7um。

进一步的，提供给沟槽功率器件电压不小于25V。

进一步的，在所述通孔中填充的第一金属层延伸至所述第一掺杂区中。

进一步的，所述第一金属层的材质为钨，所述第二金属层的材质为铝。

相应的，本发明还提供一种使用上述的沟槽功率器件的制作方法制作的沟槽功率器件，包括：

包含有源区和终端结构区的半导体衬底；

所述有源区中形成有第一沟槽，所述终端结构区中形成有第二沟槽；

所述第一沟槽内形成有栅极，所述第二沟槽内靠近所述有源区的侧壁与底部形成有多晶硅，所述多晶硅在远离所述有源区的一侧呈弧形；

所述半导体衬底上形成有介质层，所述介质层填充所述第二沟槽；

所述有源区的介质层上形成有通孔，所述通孔暴露出的半导体衬底中形成有第一掺杂区以及位于第一掺杂区中的第二掺杂区。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：