[发明专利]沟槽功率MOS器件及其制造方法

权利要求书

1.一种沟槽功率MOS器件，在所述功率MOS器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的元胞区以及终端保护区，所述元胞区位于半导体基板的中心区，终端保护区环绕包围所述元胞区；在所述功率MOS器件的截面上，半导体基板包括位于上部的第一导电类型外延层以及位于下部的第一导电类型漏极区，所述第一导电类型漏极区与第一导电类型外延层邻接；

在元胞区内，第一导电类型外延层内的上部设有第二导电类型阱层，元胞区内包括若干并联设置的元胞，元胞区内的元胞采用沟槽结构，元胞沟槽位于第二导电类型阱层，深度伸入第二导电类型阱层下方的第一导电类型外延层内，相邻元胞沟槽的侧壁上方设有第一导电类型源极区，所述第一导电类型源极区位于第二导电类型阱层内的上部且与元胞沟槽的侧壁相接触；其特征是：

在所述功率MOS器件的截面上，元胞沟槽的内壁以及底部生长有栅氧化层，在所述生长有栅氧化层的元胞沟槽内淀积有导电多晶硅；在元胞沟槽的槽口设置热氧化层，所述热氧化层覆盖元胞沟槽侧壁的栅氧化层以及元胞沟槽槽口下方的导电多晶硅，在热氧化层上沉积有绝缘介质层，所述绝缘介质层以及热氧化层仅且分布于元胞沟槽的槽口；

在所述功率MOS器件的截面上，在第二导电类型阱层上方设有源极接触孔，所述源极接触孔从第一导电类型源极区向下延伸进入第二导电类型阱层内，在源极接触孔内填充有源极金属，所述源极金属与第一导电类型源极区、第二导电类型阱层均欧姆接触，且源极金属与元胞沟槽内的导电多晶硅通过绝缘介质层以及热氧化层相绝缘隔离；

所述第一导电类型外延层包括第一导电类型第一外延层及第一导电类型第二外延层，第一导电类型第一外延层位于第一导电类型第二外延层与第一导电类型漏极区间，且第一导电类型第一外延层邻接第一导电类型漏极区及第一导电类型第二外延层；第二导电类型阱层位于第一导电类型第二外延层内的上部；元胞沟槽的深度伸入第一导电类型第二外延层或第一导电类型第一外延层内；

以分布于元胞沟槽槽口内的热氧化层以及绝缘介质层作为遮挡掩蔽层，采用自对准刻蚀工艺，得到源极接触孔。

2.一种沟槽功率MOS器件的制造方法，其特征是，所述功率MOS器件的制造方法包括如下步骤：

（a）、提供具有两个相对主面的半导体基板，所述两个相对主面包括第一主面与第二主面，在第一主面与第二主面间包括第一导电类型外延层以及第一导电类型漏极区，第一导电类型外延层的上表面形成半导体基板的第一主面，第一导电类型漏极区的下表面形成半导体基板的第二主面；

（b）、在上述半导体基板的第一主面上淀积硬掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀硬掩膜层，以在半导体基板的第一主面上方形成沟槽刻蚀的硬掩膜窗口；

（c）、利用上述硬掩膜窗口，刻蚀半导体基板的第一主面，以在半导体基板内得到所需的深沟槽，所述深沟槽包括元胞沟槽；

（d）、在上述半导体基板的第一主面上生长牺牲氧化层，所述牺牲氧化层覆盖半导体基板的第一主面，并覆盖于元胞沟槽的侧壁以及底壁；

（e）、通过刻蚀去除上述覆盖于第一主面以及元胞沟槽内的牺牲氧化层，并在去除牺牲氧化层的第一主面上生长栅氧化层，所述栅氧化层覆盖半导体基板的第一主面，并覆盖在元胞沟槽的侧壁以及底壁；

（f）、在上述半导体基板的第一主面上淀积栅极导电多晶硅材料层，所述栅极导电多晶硅材料层填充在元胞沟槽内并覆盖在第一主面上方的栅氧化层上；

（g）、去除上述半导体基板第一主面上方的栅极导电多晶硅材料层，以得到位于元胞沟槽内的导电多晶硅；

（h）、在上述半导体基板的第一主面上注入第二导电类型杂质离子，并通过推阱后在第一导电类型外延层内形成位于元胞区内的第二导电类型阱层，元胞沟槽的槽底位于元胞区内第二导电类型阱层的下方；

（i）、在上述半导体基板的第一主面上，进行源极区光刻，并注入第一导电类型杂质离子，通过推结后在元胞区的第二导电类型阱层内形成第一导电类型源极区；

（j）、在上述半导体基板的第一主面上通过热氧化生长热氧化层；

（k）、在上述半导体基板的第一主面上沉积绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖在热氧化层上；

（l）、对上述绝缘介质层进行接触孔光刻，以得到位于元胞沟槽外侧的源极接触孔，所述源极接触孔从第一导电类型源极区向下延伸进入第二导电类型阱层内；

在步骤（l）中，具体包括如下步骤：

（l1）、对半导体基板第一主面上方的绝缘介质层以及热氧化层进行刻蚀，以去除元胞沟槽槽口外的绝缘介质层以及热氧化层；

（l2）、利用元胞沟槽槽口的绝缘介质层以及热氧化层进行自对准刻蚀，以得到源极接触孔；

（m）、在上述半导体基板的第一主面上注入第二导电类型杂质离子并进行退火；

（n）、在上述半导体基板的第一主面上方淀积金属层，所述金属层填充源极接触孔内并覆盖元胞沟槽槽口上方的绝缘介质层上，以形成金属连线；所述金属连线包括源极金属，所述源极金属与第一导电类型源极区以及第二导电类型阱层均欧姆接触。