一种屏蔽栅功率器件及制造方法技术

本发明专利技术属于半导体芯片技术领域，提供的屏蔽栅功率器件及制造方法中，通过自下而上的工艺流程，采用四层光刻膜即可生产小线距的屏蔽栅功率器件，通过优化制造工艺流程及版图设计较少光刻的次数，降低了屏蔽栅功率器件的制造周期、难度以及成本。

A Shielded Gate Power Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种屏蔽栅功率器件及制造方法
本专利技术涉及半导体芯片
，尤其涉及一种屏蔽栅功率器件及制造方法。
技术介绍
目前，随着半导体集成电路的不断发展，屏蔽栅(ShieldGateTrench，SGT)功率器件已成为一种用途广泛的功率器件。SGT器件作为中低压的金属氧化物半导体场效应管(MetalOxideSemiconductorFieldEfficientTransistor，MOSFET)中的一种新型器件结构可以将传统的沟槽型MOSFET的比导通电阻降为原来的二分之一甚至是五分之一。传统的沟槽型MOSFET主要是为了增加平面器件的沟槽密度以提高器件的电流处理能力，SGTMOSFET作为一种改进的沟槽MOSFET结构不但能够降低沟槽密度还能进一步降低漂移区电阻。然而，由于SGT功率器件的结构比较复杂，制造工艺步骤较多，传统的SGT功率器件在制造工艺中至少需要沟槽刻蚀、多晶硅回刻、场氧化层腐蚀、栅极刻蚀、重掺杂、接触孔刻蚀以及金属层淀积七次光刻工艺，一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、检测等工序，这大大的增加了SGT功率器件的制造周期、难度以及成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种屏蔽栅功率器件及制造方法，可以通过减少屏蔽栅功率器件的光刻次数来降低屏蔽栅功率器件的制造周期、难度以及成本。本专利技术提供的屏蔽栅功率器件的制造方法，包括以下步骤：步骤一、在半导体衬底上形成掺杂有第一类型元素的外延层，然后在所述外延层表面形成第一光刻膜；步骤二、以所述第一光刻膜为掩膜对所述外延层进行刻蚀，在所述外延层的内部形成第一沟槽；步骤三、在所述外延层表面淀积形成场氧化层，然后淀积第一多晶硅形成第一多晶层，所述第一多晶层覆盖在所述场氧化层表面，其中，所述第一多晶层至少填满附着于所述第一沟槽两侧的所述场氧化层之间的沟槽；步骤四、对所述第一多晶层进行刻蚀，然后以所述第一光刻膜为掩膜板对所述场氧化层进行刻蚀，在所述第一多晶层两侧形成第二沟槽；步骤五、进行氧化工艺，所述第一多晶层上部被暴露的部分被完全氧化，所述第二沟槽侧壁形成有栅极氧化层；步骤六、对所述第二沟槽进行第二多晶硅淀积，然后对淀积形成的所述第二多晶硅进行刻蚀形成栅极，然后刻蚀去除第一光刻膜；步骤七、对所述第一沟槽两侧的所述外延层进行第二类型元素掺杂形成阱区；步骤八、形成第二光刻膜，所述第二光刻膜定义出重掺杂区域，对所述重掺杂区域进行第一类型元素掺杂形成重掺杂区；步骤九、刻蚀去除第二光刻膜，淀积形成层间绝缘层；步骤十、形成第三光刻膜，然后进行刻蚀形成接触孔，最后进行热退火工艺；步骤十一、去除所述第三光刻膜，形成第四光刻膜，然后以所述第四光刻膜为掩膜进行金属淀积形成金属层。优选的，所述第一类型元素为N型元素。优选的，所述场氧化层为二氧化硅。优选的，所述步骤五的工艺过程中的所述氧化工艺的温度为700摄氏度-800摄氏度。优选的，所述步骤十的工艺过程中，所述形成接触孔之后，所述进行热退火工艺前还包括以下步骤：以第三光刻膜为掩膜对所述接触孔进行离子注入，所述离子注入过程中注入的离子为硼氟离子。优选的，所述硼氟离子注入的能量为20KeV-40KeV，所述硼氟离子注入的剂量为1e13-1e15个/cm2。优选的，所述热退火工艺中的热退火温度为600摄氏度-700摄氏度。优选的，所述热退火工艺中的热退火时间为15秒-60秒。优选的，所述第一沟槽两侧的所述场氧化层的厚度大于0.4微米。本专利技术还提供了一种由上述任一项所述的屏蔽栅功率器件的制造方法制造所得的屏蔽栅功率器件。本专利技术提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中，通过自下而上的工艺流程，采用四层光刻膜即可生产小线距的屏蔽栅功率器件，通过优化制造工艺流程及版图设计较少光刻的次数，降低了屏蔽栅功率器件的制造周期、难度以及成本。附图说明图1为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中在半导体衬底上形成外延层及第一光刻膜的结构示意图；图2为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中刻蚀形成第一沟槽的结构示意图；图3为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中淀积形成场氧化层及淀积多晶硅的结构示意图；图4为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中刻蚀形成第二沟槽的结构示意图；图5为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中进行氧化工艺后的结构示意图；图6为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中淀积多晶硅填充第二沟槽后的结构示意图；图7为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成阱区的结构示意图；图8为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成第二光刻膜的结构示意图；图9为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成重掺杂区的结构示意图；图10为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成层间绝缘层的结构示意图；图11为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成第三光刻膜的结构示意图；图12为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中刻蚀形成接触孔的结构示意图；图13为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中形成金属层的结构示意图；图14为本专利技术实施例一中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中采用封闭沟槽结构且终端第一沟槽为直角的版图图案；图15为本专利技术实施例二中提供的屏蔽栅功率器件的制造方法中采用封闭沟槽结构且终端第一沟槽为弧形的版图图案。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。图1至图13是本专利技术实施例一中的屏蔽栅功率器件的制造方法各步骤中的结构示意图，本专利技术实施例一的制造方法中包括以下步骤：步骤一、在半导体衬底上形成掺杂有第一类型元素的外延层2，然后在外延层表面形成第一光刻膜101(如图1所示)；在本实施例中，半导体衬底1中掺杂有第一类型元素，在该半导体衬底表面形成有掺杂第一类型元素的外延层2，外延层2可以通过外延生长工艺形成，然后在外延层2表面形成第一光刻膜101，第一光刻膜101的图案和形状根据器件的参数设计确定。步骤二、以第一光刻膜101为掩膜对外延层2进行刻蚀，在外延层2的内部形成第一沟槽201(如图2所示)；在本实施例中，以第一光刻膜101为掩膜对外延层2进行刻蚀，在第一光刻膜101没有覆盖的区域刻蚀形成第一沟槽201，第一沟槽201的深度与刻蚀的时间成正比，第一沟槽201的开口宽度由第一光刻膜101定义，第一沟槽201的深度根据屏蔽栅功率器件中对第一多晶层4定义的深度和场氧化层3的厚度确定。步骤三、在外延层2表面淀积形成场氧化层3，然后淀积第一多晶硅形成第一多晶层4，第一多晶层4覆盖在场氧化层3表面，其中，第一多晶层4至少填满附着于第一沟槽201两侧的场氧化层3之间的沟槽(如图3所示)；在本实施例中，外延层2的表面包括了第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屏蔽栅功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在半导体衬底上形成掺杂有第一类型元素的外延层，然后在所述外延层表面形成第一光刻膜；步骤二、以所述第一光刻膜为掩膜对所述外延层进行刻蚀，在所述外延层的内部形成第一沟槽；步骤三、在所述外延层表面淀积形成场氧化层，然后淀积第一多晶硅形成第一多晶层，所述第一多晶层覆盖在所述场氧化层表面，其中，所述第一多晶层至少填满附着于所述第一沟槽两侧的所述场氧化层之间的沟槽；步骤四、对所述第一多晶层进行刻蚀，然后以所述第一光刻膜为掩膜板对所述场氧化层进行刻蚀，在所述第一多晶层两侧形成第二沟槽；步骤五、进行氧化工艺，所述第一多晶层上部被暴露的部分被完全氧化，所述第二沟槽侧壁形成有栅极氧化层；步骤六、对所述第二沟槽进行第二多晶硅淀积，然后对淀积形成的所述第二多晶硅进行刻蚀形成栅极，然后刻蚀去除第一光刻膜；步骤七、对所述第一沟槽两侧的所述外延层进行第二类型元素掺杂形成阱区；步骤八、形成第二光刻膜，所述第二光刻膜定义出重掺杂区域，对所述重掺杂区域进行第一类型元素掺杂形成重掺杂区；步骤九、刻蚀去除第二光刻膜，淀积形成层间绝缘层；步骤十、形成第三光刻膜，然后进行刻蚀形成接触孔，最后进行热退火工艺；步骤十一、去除所述第三光刻膜，形成第四光刻膜，然后以所述第四光刻膜为掩膜进行金属淀积形成金属层。...

【技术特征摘要】
1.一种屏蔽栅功率器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在半导体衬底上形成掺杂有第一类型元素的外延层，然后在所述外延层表面形成第一光刻膜；步骤二、以所述第一光刻膜为掩膜对所述外延层进行刻蚀，在所述外延层的内部形成第一沟槽；步骤三、在所述外延层表面淀积形成场氧化层，然后淀积第一多晶硅形成第一多晶层，所述第一多晶层覆盖在所述场氧化层表面，其中，所述第一多晶层至少填满附着于所述第一沟槽两侧的所述场氧化层之间的沟槽；步骤四、对所述第一多晶层进行刻蚀，然后以所述第一光刻膜为掩膜板对所述场氧化层进行刻蚀，在所述第一多晶层两侧形成第二沟槽；步骤五、进行氧化工艺，所述第一多晶层上部被暴露的部分被完全氧化，所述第二沟槽侧壁形成有栅极氧化层；步骤六、对所述第二沟槽进行第二多晶硅淀积，然后对淀积形成的所述第二多晶硅进行刻蚀形成栅极，然后刻蚀去除第一光刻膜；步骤七、对所述第一沟槽两侧的所述外延层进行第二类型元素掺杂形成阱区；步骤八、形成第二光刻膜，所述第二光刻膜定义出重掺杂区域，对所述重掺杂区域进行第一类型元素掺杂形成重掺杂区；步骤九、刻蚀去除第二光刻膜，淀积形成层间绝缘层；步骤十、形成第三光刻膜，然后进行刻蚀形成接触孔，最后进行热退火工艺；步骤十一、去除所述第三光刻膜，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，
申请(专利权)人：深圳尚阳通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44