[发明专利]沟槽栅功率器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种沟槽栅功率器件的制造方法。

背景技术

沟槽栅功率器件的多晶硅栅由填充于栅沟槽中的多晶硅组成，多晶硅栅侧面覆盖形成于硅外延层的阱区，在阱区顶部形成源区，被多晶硅栅侧面覆盖的阱区表面用于形成连接源区和阱区底部的硅外延层的沟道，阱区底部的硅外延层作为漏区漂移区；一个沟槽栅功率器件一般包括多个并联的单元结构，每一个单元结构包括一个栅沟槽。由正面金属层组成的源极通过相同接触孔同时接触源区和阱区，而由正面金属层组成的栅极则通过接触孔接触位于单元结构外部的栅沟槽中的多晶硅栅，单元结构外部的栅沟槽中的多晶硅栅和各单元结构的多晶硅栅是电连接在一起的。现有沟槽栅功率器件的制造方法中需要采用光刻刻蚀工艺形成栅沟槽，多晶硅填充和回刻后形成多晶硅栅，之后进行阱注入，之后需要采用一次单独的光刻工艺进行定义源注入区域并进行源注入；之后进行场氧化层生长和层间膜(ILD)；之后需要采用光刻工艺定义出引出源区和阱区的有源区接触孔区域并刻蚀该区域的层间膜和场氧化层，接着进行硅刻蚀形成引出源区和阱区的接触孔；以及需要采用光刻工艺定义出引出栅极的栅区接触孔区域并刻蚀该区域的层间膜和场氧化层，接着进行硅刻蚀形成引出多晶硅栅的接触孔；之后在接触孔底部金属接触孔注入，形成正面金属层，对正面金属层进行光刻刻蚀在正面形成源极和栅极。从上述工艺可以看出，栅沟槽需要采用一侧光罩，源注入需要采用一层光罩，有源区接触孔区域、栅区接触孔区域以及正面金属层都分别需要采用一层光罩即光刻掩模版，至少共需5层光罩。光罩层次越多，工艺成本越高；且各光罩层次之间的对准也越难，不利于器件尺寸的缩小，降低相同面积上所能集成的器件数量即降低集成度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种沟槽栅功率器件的制造方法，能减少光刻掩模版层次，有利于小线宽器件集成。

为解决上述技术问题，本发明提供的沟槽栅功率器件的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一具有第一导电类型硅外延层的硅衬底，采用光刻刻蚀工艺在所述硅外延层中形成多个栅沟槽；沟槽栅功率器件由多个并联的单元结构组成，每一个所述单元结构包括一个所述栅沟槽，在各所述单元结构外部包括一个用于引出各所述单元结构的栅极的所述栅沟槽。

步骤二、在所述栅沟槽的侧面和底部表面形成栅介质层，淀积多晶硅将所述栅沟槽完全填充；对所述多晶硅进行回刻，由回刻后填充所述栅沟槽中的所述多晶硅组成多晶硅栅，所述多晶硅栅顶部表面低于所述栅沟槽的顶部表面，所述栅沟槽外部的所述多晶硅完全去除。

步骤三、进行第二导电类型阱区注入形成阱区，所述阱区从所述硅外延层的顶部表面往下延伸，所述多晶硅栅的底部深于所述阱区底部。

步骤四、进行场氧化层生长，所述场氧化层形成于所述多晶硅栅顶部表面以及所述多晶硅栅顶部的所述栅沟槽侧面和所述栅沟槽外部的所述硅外延层表面。

步骤五、进行层间膜淀积，所述层间膜将所述多晶硅栅顶部的所述栅沟槽完全填充并覆盖在所述栅沟槽外部的所述场氧化层表面。

步骤六、采用光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出有源区接触孔区域，所述有源区接触孔区域为所述沟槽栅功率器件的各所述单元结构共用的源区和所述阱区的引出区域。

步骤七、以所述第一光刻胶图形为掩模依次对所述有源区接触孔区域的所述层间膜和所述场氧化层进行刻蚀，刻蚀停止在所述硅外延层表面，刻蚀后所述栅沟槽外部的所述层间膜和所述场氧化层被去除、所述多晶硅栅顶部的所述栅沟槽被所述层间膜和所述场氧化层填充。

步骤八、带胶进行第一导电类型的源注入形成源区，所述源区和步骤七刻蚀后的所述层间膜和所述场氧化层自对准，所述源区的底部表面低于所述多晶硅栅顶部表面；去除所述第一光刻胶图形。

步骤九、采用光刻工艺形成第二光刻胶图形定义出栅区接触孔区域，所述栅区接触孔区域位于用于引出各所述单元结构的栅极的所述栅沟槽的正上方。

步骤十、以所述第二光刻胶图形为掩模依次对所述栅区接触孔区域的所述层间膜和所述场氧化层进行刻蚀，刻蚀停止所述栅区接触孔区域底部的所述栅沟槽中的所述多晶硅栅表面；去除所述第二光刻胶图形。

步骤十一、以步骤七和步骤十刻蚀后剩余的所述层间膜和所述场氧化层为自对准掩模同时对所述栅区接触孔区域和所述有源区接触孔区域的硅进行刻蚀；硅刻蚀后所述有源区接触孔区域的接触孔穿过所述源区将所述P阱露出，所述栅区接触孔区域的接触孔位于所述多晶硅栅中。