本发明专利技术公开了一种制备沟槽半导体分立器件的方法，包括以下步骤：首先利用沟槽掩模对衬底上的外延层注入P型掺杂剂形成P型1区，并在外延层上进行侵蚀而形成多个栅极沟槽；然后，在外延层表面沉积层间介质，再利用接触孔掩模，对层间介质进行侵蚀，在层间介质中形成开孔，然后注入P型和N型掺杂剂，分别形成P型2区和N型源区，P型1区与P型2区合成为P型基区，之后对外延层表面进行侵蚀形成接触孔沟槽，并对接触孔沟槽进行金属插塞填充；最后，在器件的表面沉积金属层，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线，采用本制备方法，省略了基区掩模和源区掩模的制备工序，使器件的制造成本得到了较大的降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体功率分立器件
，具体的说，涉及一种沟槽半导体功率分立器件的制备方法。
技术介绍
目前，功率MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)已广泛应用于各类电子、通讯产品，电脑，消费电器，汽车等，同时，其在工业上也有多种应用。功率MOSFET所代表的功率半导体器件，由于导通电阻低且可高速开关，所以其可有效地控制高频大电流。同时，功率MOSFET作为小型功率转换元件正被广泛地利用在例如功率放大器、功率转换器、低噪音放大器以及一些个人计算机的电源部分开关、电源电路，其特点是低功耗、速度快。沟槽型功率M0SFET，因其具有结构上的高效以及导通电阻特性低的优点，其作为电源控制用电子器件被广泛应用，产业的蓬勃发展要求电源电路具有更高的效率和更小的功耗，同时要求价格便宜，迫使生产厂家把制作成本降低。在现有的沟槽型功率MOSFET的设计和制造领域中，MOSFET的基区和源区是各自都需要基区掩模和源区掩模步骤引入的，为了降低制造成本，有些之前提出的，如公开了的美国专利文献 US20110233667，US20090085074，US20110233666，US077996427 等，试图省略基区或源区掩模步骤的制造方法，其步骤较为复杂，不易生成，而且制造出的半导体器件的终端(termination)结构不好，以至器件的击穿电压和可靠性也相对较差。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了，其较之前的沟槽型功率分立器件制造方法步骤少，省略了基区和源区掩模步骤或只省略了基区掩模步骤，降低了沟槽型功率分立器件的制造成本，而且不影响沟槽型功率分立器件的电气性能，质量和可靠性，进而提高了半导体器件的性能价格比。本专利技术可用于制备12V至1200V的沟槽半导体功率分立器件。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的:，包括以下步骤:(1)利用沟槽掩模对衬底10上的外延层200注入P型掺杂剂形成P型I区201，并在外延层上进行侵蚀而形成多个栅极沟槽；(2)在外延层表面沉积层间介质401，再利用接触孔掩模，对层间介质进行侵蚀，在层间介质中形成开孔，然后注入P型和N型掺杂剂，分别形成P型2区202和N型源区204，之后对外延层表面进行侵蚀形成接触孔沟槽，并对接触孔沟槽进行金属插塞502填充；(3)在器件的上表面 沉积金属层404，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。进一步，所述步骤(I)包括以下步骤:a、在外延层的上面形成氧化层，在氧化层上积淀光刻涂层1000，再通过沟槽掩模暴露出部分氧化层，对暴露出的部分氧化层进行干蚀，直至暴露出外延层，形成在氧化层上的多个沟槽掩模开孔，然后清除掉光刻涂层；b、在表面注入P型掺杂剂，有原氧化层覆盖的部分没有被注入，没有原氧化层覆盖的部分会被注入，并通过一次高温扩散作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中形成P型I 区 201 ;C、通过刻蚀形成沟槽300，该沟槽穿过P型I区延伸至外延层，对沟槽进行牺牲性氧化，然后清除掉所有氧化层；d、在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的上表面形成栅极氧化层301，再在沟槽中沉积N型高掺杂剂的多晶硅302，以填充沟槽并覆盖顶面；e、对在外延层表面上的多晶硅层进行平面腐蚀处理或化学机械抛光。进一步，其特征在于，在步骤a中，所述的多个沟槽掩模开孔宽度不一样，其中的宽度范围是0.2um至2.0um。进一步，其特征在于，在步骤a中，在清除掉光刻涂层后，在暴露出的外延层表面形成一层新氧化层。进一步，其特征在于，在步骤d中，通过热生长的方式，在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的上表面形成栅极氧化层。进一步，所述步骤(I)在本专利技术的一种变型(embodiment)中包括以下步骤:在步骤b中，在表面注入P型掺杂剂后，便沉淀一层氧化层并把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上，封上的开孔宽度可以是0.2um,或0.3um或0.4um或0.5um或0.6um不等,视制备方法而定，然后对氧化层进行干蚀，清除开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层，接着进入步骤C，不用通过一次高温扩散作业。进一步，所述步骤(I)在本专利技术的一种变型(embodiment)中包括以下步骤:在步骤c中，在刻蚀沟槽前，先沉淀一层氧化层并把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上，封上的开孔宽度可以是0.2um,或0.3um或0.4um或0.5um或0.6um不等,视制备方法而定，这步骤的好处是使有些沟槽掩模的开孔有被P型掺杂剂注入形成P型I区但没有被开出沟槽，然后对氧化层进行干蚀，清除开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层；之后刻蚀沟槽。进一步，其特征在于，在步骤b中，所述的一次高温扩散作业温度为950至1200°C，时间为10分钟至1000分钟。进一步，所述步骤(2)包括以下步骤:a、在最顶层表面沉积层间介质；b、在层间介质表面积淀光刻涂层，利用接触孔掩模暴露出部分层间介质，然后对暴露出的部分层间介质进行干蚀，直至暴露出外延层，在层间介质中形成多个接触孔掩模开孔，然后清除掉光刻涂层；C、在表面注入P型掺杂剂，有层间介质覆盖的部分没有被注入，没有层间介质覆盖的部分，P型掺杂剂会注入到外延层表面上，并通过二次高温扩散作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中形成P型2区，P型I区与P型2区合成为P型基区203 ；d、在表面注入N型掺杂剂， 有层间介质覆盖的部分没有被注入，没有层间介质覆盖的部分，N型掺杂剂会注入到外延层表面上，并通过三次高温扩散作业将N型掺杂剂推进扩散到P型基区中形成N型源区204 ；e、通过层间介质开孔，对外延层表面进行侵蚀，形成接触孔沟槽，接触孔沟槽穿过N型源区进入到P型基区中，之后对接触孔沟槽注入P型高掺杂剂；f、在接触孔沟槽侧壁、底部以及层间介质表面上依次沉积一层钛层和一层氮化钛层，再对接触孔沟槽进行钨填充以形成接触孔沟槽金属插塞。进一步，所述步骤(2)的特征在于，在步骤a中，在最顶层表面依次沉积无掺杂二氧化硅和硼磷玻璃形成层间介质。进一步，所述步骤(2)的特征在于，在步骤b中，所述的多个接触孔掩模的开孔宽度是全都一样大小。进一步，所述步骤(2)的特征在于，在步骤b中，所述的接触孔掩模开孔宽度不是全都一样大小，宽度范围是0.2um至1.6um。进一步，所述步骤(2)的特征在于，所述二次高温扩散作业温度为950至1200°C，时间为10分钟至1000分钟，所述三次高温扩散作业温度为950至1200°C，时间为10分钟至100分钟。进一步，所述步骤(2)在本专利技术的一种变型(embodiment)中包括以下步骤:在步骤e中，在刻蚀接触孔沟槽前，先沉淀一层氧化层，然后对氧化层进行干蚀，清除掉开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层；之后刻蚀接触孔沟槽，其他步骤与所述步骤(2)相同，这步骤的好处是使从接触孔沟槽注入的P型高掺杂剂相对不靠近沟槽侧壁(器件的沟道)。进一步，所述步骤(2)在本专利技术的一种变型(embodiment)中包括以下步骤:在步骤e中，接触孔掩模开孔的宽度不是全都一样大小，在刻蚀接触孔沟槽前，先沉淀一层氧化层并把在层间介质中的至少一个接触孔掩模开孔封上，封上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用沟槽掩模对衬底上的外延层注入P型掺杂剂形成P型1区，并在外延层上进行侵蚀而形成多个栅极沟槽；(2)在外延层表面沉积层间介质，再利用接触孔掩模，对层间介质进行侵蚀，在层间介质中形成开孔，然后注入P型和N型掺杂剂，分别形成P型2区和N型源区，之后对外延层表面进行侵蚀形成接触孔沟槽，并对接触孔沟槽进行金属插塞填充；(3)在器件的表面沉积金属层，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。
【技术特征摘要】
1.一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)利用沟槽掩模对衬底上的外延层注入P型掺杂剂形成P型I区，并在外延层上进行侵蚀而形成多个栅极沟槽； (2)在外延层表面沉积层间介质，再利用接触孔掩模，对层间介质进行侵蚀，在层间介质中形成开孔，然后注入P型和N型掺杂剂，分别形成P型2区和N型源区，之后对外延层表面进行侵蚀形成接触孔沟槽，并对接触孔沟槽进行金属插塞填充； (3)在器件的表面沉积金属层，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。2.根据权利要求1所述的一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，所述步骤⑴包括以下步骤: a、在外延层的上面形成氧化层，在氧化层上积淀光刻涂层，再通过沟槽掩模暴露出部分氧化层，对暴露出的部分氧化层进行干蚀，直至暴露出外延层，形成在氧化层上多个沟槽掩模开孔，沟槽掩模开孔宽度不一样，其中的宽度范围是0.2um至2.0um,然后清除掉光刻涂层； b、对表面注入P型掺杂剂，有原氧化层覆盖的部分没有被注入，没有原氧化层覆盖的部分，P型掺杂剂会注入到外 延层表面上，并通过一次高温扩散作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中形成P型I区； C、通过刻蚀在开孔处形成沟槽，该沟槽穿过P型I区延伸至外延层中，对沟槽进行牺牲性氧化，然后清除掉所有氧化层； d、在沟槽暴露着的侧壁和底部，以及外延层的上表面形成栅极氧化层，再在沟槽中沉积N型高掺杂剂的多晶硅，以填充沟槽并覆盖顶面； e、对在外延层表面上的多晶硅层进行平面腐蚀处理或化学机械抛光。3.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，在步骤a中，在清除掉光刻涂层后，在暴露出的外延层表面形成一层新氧化层。4.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，在步骤b中，在表面注入P型掺杂剂后，便沉淀一层氧化层并把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上，封上的开孔宽度可以是0.2um,或0.3um或0.4um或0.5um或0.6um不等,视制备方法而定，然后对氧化层进行干蚀，清除开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层，接着进入步骤C，不用通过一次高温扩散作业。5.根据权利要求2所述的一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，在步骤c中，在刻蚀沟槽前，先沉淀一层氧化层并把在氧化层中的至少一个沟槽掩模开孔封上，然后对氧化层进行干蚀，清除开孔里的氧化层，暴露出开孔里的外延层，之后刻蚀沟槽。6.根据权利要求1所述的一种制备沟槽半导体分立器件的方法，其特征在于，所述步骤⑵包括以下步骤: a、在最顶层表面沉积层间介质； b、在层间介质表面积淀光刻涂层，利用接触孔掩模暴露出部分层间介质，然后对暴露出的部分层间介质进行干蚀，直至暴露出外延层，在层间介质中形成多个接触孔掩模开孔，多个接触孔掩模开孔宽度可以不是全都一样大小，宽度范围是0.2um至1.6um，然后清除掉光刻涂层； C、在表面注入P型掺杂剂，有层间介质覆盖的部分没有被注入，没有层间介质覆盖的部分，P型掺杂剂会注入到外延层表面上，并通过二次高温扩散作业将P型掺杂剂推进扩散到外延层中形成P型2区，P型I区与P型2区合成为P型基区； d、在表面注入N型掺杂剂，有层...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏冠创，
申请(专利权)人：立新半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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