[发明专利]一种沟槽半导体功率器件的制备方法

权利要求书

1.一种沟槽半导体功率器件的制备方法，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作两次注入掺杂剂分别形成P型基区和N型源区，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，对层间介质和外延层表面进行侵蚀形成接触沟槽，并对接触沟槽进行金属插塞填充；

(3)在器件的上表面沉积金属层，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所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：

a、首先在外延层的上面形成氧化层，在氧化层上再积淀光刻涂层，利用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，有氧化层覆盖的部分没有被注入，没有氧化层覆盖的部分，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型基区；

c、在表面注入N型掺杂剂，并通过二次高温扩散作业将N型掺杂剂推进扩散到P型基区中形成N型源区；

d、通过刻蚀形成沟槽，该沟槽穿过N型源区和P型基区延伸至N型外延层中，对沟槽进行牺牲性氧化，然后去掉所有氧化层，再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；

e、在沟槽中沉积N型高掺杂的多晶硅层，填充沟槽并覆盖顶面，接着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所述的制造沟槽型半导体功率器件的方法，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。

4.根据权利要求3所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，在步骤d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，清除开孔上的氧化层，暴露出开孔上的外延层，之后刻蚀沟槽。

5.根据权利要求1所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：

a、首先在外延层的上面形成氧化层，在氧化层上依次积淀多晶硅层和氮化硅层，再在氮化硅层上积淀光刻涂层，然后利用沟槽掩模暴露出部分氮化硅层，对暴露出的部分氮化硅层进行干蚀后，并对氮化硅层干蚀后暴露出来的多晶硅层进行干蚀，直至暴露出多晶硅下的氧化层，形成在氮化硅层和多晶硅层上的沟槽掩模开孔，然后清除掉光刻涂层；

b、在表面注入P型掺杂剂，有氮化硅层和多晶硅层覆盖的部分没有被注入，没有氮化硅层和多晶硅覆盖的部分，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内形成P型基区；

c、在多晶硅层暴露着的侧壁形成氧化层，用干法刻蚀把沟槽开孔里外延层上薄的氧化层干蚀掉，将外延层开出沟槽，对沟槽进行牺牲性氧化处理，然后去掉表面的氮化硅，沟槽内和多晶硅层侧壁的氧化层，再在暴露的硅表面形成栅极氧化层；

d、用N型高掺杂的多晶硅填充沟槽，然后把沟槽顶上的多晶硅刻蚀掉，再在表面注入N型掺杂剂，并通过二次高温扩散作业将N型掺杂剂推进扩散到P型基区中形成N型源区；

e、把外延层表面上的氧化层和多晶硅层都去掉。

6.根据权利要求5所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，在步骤b中，P型掺杂剂是从沟槽掩模开孔处注入到外延层表面上。

7.根据权利要求5所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，在步骤d中，N型高掺杂剂是从沟槽顶两旁没有多晶硅层覆盖的部分注入到外延层表面上。

8.根据权利要求2或5任一项所述的沟槽半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述一次高温扩散作业温度为950至1200℃，时间为10分钟至1000分钟，所述二次高温扩散作业温度为950至1200℃，时间为10分钟至100分钟。