[发明专利]一种制备沟槽半导体功率器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率分立器件技术领域，具体的说，涉及一种沟槽型半导体功率分立器件的制备方法。 

背景技术

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MOSFET，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，如公开了的日本应用物理学杂志的一篇文章(Japanese Journal of Applied Physics Vol 47，No.3，2008，pp.1507-1511)，或美国专利文献US20110233667，US20090085074，US20110233666，US077996427等，试图省略 基区或源区掩模步骤器件制造方法，其步骤较为复杂，不易生成，或其终端(termination)结构不好，制造出的半导体器件的击穿电压和可靠性相对较差，或其源区器件结构不好，以至制造出的半导体器件的优点指数(Figure of merit)较差，优点指数为器件的导通电阻低乘以器件的栅极电荷。 

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种制备沟槽半导体功率器件的方法，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质量和可靠性，还可以提高器件的优点指数，从而增加了器件的性能价格比。 

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来提高器件的优点指数而又可实现省略基区和源区掩模步骤的： 

一种制备沟槽半导体功率器件的方法，包括以下步骤： 

(1)利用沟槽掩模对N型衬底10上的P型外延层200上进行侵蚀而形成多个沟槽(300)； 

(2)然后通过热生长的方式在沟槽内侧壁形成一层薄的栅极氧化层并填以多晶硅，接着清除掉离外延层表面下0.2um至0.6um的多晶硅和氧化层，再采用积淀方式对沟槽顶部侧壁形成一PSG氧化层(phosphosilicate glass磷硅酸玻璃)，并通过高温扩散作业使PSG氧化层内的N型掺杂剂被推进扩散到外延层中形成N型源区202； 

(3)在外延层表面沉积层间介质503，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，并注入N型掺杂剂形成N型源区203，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； 

(4)在器件的上表面沉积金属层507，利用金属掩模进行金属侵蚀，形成源区金属垫层(508)和栅极连线(509)和终端区场板(510)，然后把完成前道工序的衬底10研磨其背面至所需厚度10um至150um，最后在硅片的背表面沉积多层金属层而形成背面电极。 

进一步，所述步骤(1)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、通过对外延层刻蚀形成沟槽300，该沟槽延伸至外延层中，对沟槽进行牺牲性氧化，然后向外延层注入N型掺杂剂(磷或砷，剂量为1e12/cm³至1e14/cm³)，调节注入N型掺杂剂的能量使沟槽底部有被注入，外延层表面和沟槽侧壁没有被注入，之后清除掉所有氧化层； 

c、采用积淀或热生长方式形成氧化层，接着用侵蚀方法，在沟槽底部留下一层氧化层301(厚度为0.1um至0.4um)；