[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）。

在上述传统沟槽功率器件的制作过程中，由于半导体衬底表面有硼析出，会导致沟槽功率器件的击穿电压过低，而为了克服上述不足，在进行第二次离子注入之前硼磷硅玻璃需要将终端结构区上的通孔完全封闭，并且终端结构区需要有足够的宽度；同时，为了得到较低的导通电阻，第二次离子注入注入的N+离子需要通过通孔向半导体衬底的两侧扩散，因此使用的是砷离子与磷离子，但是磷离子的使用，会导致离子沿着通孔的方向垂直向半导体衬底扩散，从而降低了沟槽功率器件的击穿电压以及抵抗瞬间电流的能力。

发明内容

本发明提供了一种沟槽功率器件及其制作方法，以解决使用现有技术造成的沟槽功率器件的击穿电压过低以及抵抗瞬间电流的能力降低的问题。

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；

对所述半导体衬底进行第一次离子注入，形成第一掺杂区；

在所述半导体衬底的有源区上形成掩膜层，在所述掩膜层的两侧形成侧墙；

在所述半导体衬底的有源区形成第一沟槽，在所述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沉积多晶硅，所述多晶硅在远离所述有源区的一侧呈弧形；

去除所述侧墙，进行第二次离子注入，在所述第一掺杂区中形成第二掺杂区；

去除所述掩膜层，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；

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：在所述介质层与半导体衬底上形成通孔，在所述通孔中填充第一金属层；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，所述第一掺杂区为P型。

进一步的，所述第二掺杂区为N型。

进一步的，所述第二掺杂区中的离子为砷离子。

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；

所述第一沟槽两侧的半导体衬底内形成有第一掺杂区与第二掺杂区，所述第二掺杂区位于所述第一掺杂区之内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：