功率半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种功率半导体器件及其制造方法，所述功率半导体器件的制造方法包括：形成第一沟槽于元胞区的衬底中以及形成第二沟槽于终端耐压区的衬底中；形成第一介质层覆盖所述第一沟槽和第二沟槽的内壁以及所述衬底的顶面；填充第一导电层于第一沟槽和第二沟槽中；至少去除元胞区的衬底顶表面上的第一介质层，并保留终端耐压区的衬底顶表面上的第一介质层；以及，至少以所述终端耐压区上的第一介质层为掩模，执行离子注入工艺，以在所述元胞区的衬底中形成体区。本发明专利技术的技术方案能够在节省采用光刻胶挡住终端耐压区的工艺步骤的同时，还能增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，进而在节省成本的同时还能确保击穿点位于元胞区内。穿点位于元胞区内。穿点位于元胞区内。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种功率半导体器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]功率半导体器件(例如屏蔽栅场效应晶体管)包括元胞区和终端耐压区，对于高压功率器件，为确保击穿点为体内击穿(即击穿点位于元胞区内)，需要增加终端耐压区中的耐压环的表面横向距离，和/或增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异(元胞区的电场浓度大于终端耐压区的电场浓度)。由于增加终端耐压区中的耐压环的表面横向距离需要更多的耐压环，这样会导致器件尺寸的增大，影响器件的性能，因此，一般采用增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异的方式。那么，为了增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，在对元胞区进行体区的离子注入之前，需要增加一道采用光刻胶挡住终端耐压区的工艺，此道增加的工艺步骤会导致成本的增加。
[0003]因此，如何在节省采用光刻胶挡住终端耐压区的工艺步骤的同时，还能增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，进而确保击穿点位于元胞区内是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种功率半导体器件及其制造方法，使得在节省采用光刻胶挡住终端耐压区的工艺步骤的同时，还能增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，进而在节省成本的同时还能确保击穿点位于元胞区内。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种功率半导体器件的制造方法，包括：
[0006]提供一衬底，所述衬底具有元胞区和终端耐压区；
[0007]形成第一沟槽于所述元胞区的衬底中，以及形成第二沟槽于所述终端耐压区的衬底中；
[0008]形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一沟槽和所述第二沟槽的内壁，并且还覆盖所述衬底的顶面；
[0009]填充第一导电层于所述第一沟槽和所述第二沟槽中，所述第一导电层的顶部位置不低于所述第一沟槽的顶部位置；
[0010]至少去除所述元胞区的衬底顶表面上的第一介质层，并保留所述终端耐压区的衬底顶表面上的第一介质层；以及，
[0011]至少以所述终端耐压区上的第一介质层为掩模，执行离子注入工艺，以在所述元胞区的衬底中形成体区。
[0012]可选的，至少去除所述元胞区的衬底顶面上的第一介质层的步骤包括：
[0013]形成图案化的光刻胶层于所述衬底上，所述图案化的光刻胶层覆盖所述终端耐压区，并暴露出所述元胞区；
[0014]以所述图案化的光刻胶层为掩模刻蚀所述第一介质层，以去除所述第一介质层中
位于所述元胞区的衬底顶面上的部分；以及，
[0015]去除所述图案化的光刻胶层。
[0016]可选的，刻蚀所述第一介质层时，还部分去除位于所述第一沟槽中的部分，使得所述第一导电层的顶部凸出于剩余的第一介质层，并在所述第一导电层凸出的顶部和第一沟槽侧壁之间形成有空隙；
[0017]以及，在执行所述离子注入工艺之前，还包括：
[0018]执行热氧化工艺，以将所述第一导电层中凸出的顶部氧化形成隔离氧化层，其中位于所述隔离氧化层下方的第一导电层构成晶体管单元的屏蔽电极；
[0019]在所述第一沟槽的所述空隙中形成第二导电层，以构成晶体管单元的栅电极。
[0020]可选的，在所述热氧化工艺中还包括：将暴露于所述空隙中的第一沟槽侧壁氧化以形成第二介质层，所述第二介质层的厚度小于所述第一介质层的厚度。
[0021]可选的，刻蚀所述第一介质层时，还去除位于所述第一沟槽中的部分第一介质层和部分第一导电层，剩余的第一导电层构成晶体管单元的屏蔽电极；
[0022]以及，在执行所述离子注入工艺之前，还包括：依次在所述第一沟槽中形成隔离层和栅电极。
[0023]可选的，所述第一沟槽和所述第二沟槽的形成方法包括：在所述衬底上形成图形化的掩模层，并以所述掩模层为掩模刻蚀所述衬底以形成所述第一沟槽和所述第二沟槽；
[0024]以及，所述第一介质层还覆盖终端耐压区上的掩模层的顶表面，并在执行所述离子注入工艺时，所述终端耐压区上以所述第一介质层叠加所述掩模层为掩模执行所述离子注入工艺。
[0025]本专利技术还提供了一种功率半导体器件，包括：
[0026]衬底，具有元胞区和终端耐压区，所述元胞区的衬底中形成有第一沟槽，所述终端耐压区的衬底中形成有第二沟槽；
[0027]第一介质层，形成于所述第一沟槽和所述第二沟槽的内壁，并且还覆盖所述终端耐压区的衬底顶表面；
[0028]第一导电层，填充在所述第一沟槽和所述第二沟槽中，其中，位于所述第一沟槽中的第一导电层用于构成晶体管单元的屏蔽电极，位于所述第二沟槽中的第一导电层用于构成终端结构的耐压环；
[0029]体区，形成于所述第一沟槽侧边的衬底中。
[0030]可选的，在所述元胞区中，所述第一介质层和所述屏蔽电极的顶部位置均低于所述第一沟槽的顶部位置，并在所述屏蔽电极上还对准形成有隔离氧化层；
[0031]以及，所述功率半导体器件还包括：
[0032]第二介质层，形成在所述第一沟槽高于第一介质层的第一沟槽侧壁上，并且所述第二介质层的厚度小于所述第一介质层的厚度；
[0033]栅电极，形成在所述隔离氧化层和第一沟槽侧壁之间的空隙中。
[0034]可选的，在所述元胞区中，所述第一介质层和所述屏蔽电极的顶部位置均低于所述第一沟槽的顶部位置；
[0035]以及，所述功率半导体器件还包括：
[0036]隔离层，形成在所述屏蔽电极上，以覆盖所述屏蔽电极；
[0037]第二介质层，形成在所述第一沟槽高于所述隔离层的第一沟槽侧壁上，并且所述第二介质层的厚度小于所述第一介质层的厚度；
[0038]栅电极，形成在所述隔离层的上方。
[0039]可选的，所述功率半导体器件还包括：第三介质层，形成于所述终端耐压区的衬底顶面上的第一介质层与所述衬底之间。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0041]1、本专利技术的功率半导体器件的制造方法，通过至少去除元胞区的衬底顶表面上的第一介质层，以及，至少以终端耐压区的衬底顶表面上的第一介质层为掩模，执行离子注入工艺，以在所述元胞区的衬底中形成体区，使得在节省采用光刻胶挡住终端耐压区的工艺步骤的同时，还能增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，进而在节省成本的同时还能确保击穿点位于元胞区内。
[0042]2、本专利技术的功率半导体器件，由于包括形成于终端耐压区的衬底的顶表面上的第一介质层；以及形成于所述元胞区的衬底中的体区，使得能够增大终端耐压区与元胞区之间的电场浓度差异，确保击穿点位于元胞区内。
附图说明
[0043]图1是本专利技术一实施例的功率半导体器件的制造方法的流程图；
[0044]图2～图12是图1所示的功率半导体器件的制造方法中的实施例一的器件示意图；
[0045]图13～图17是图1所示的功率半导体器件的制造方法中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底具有元胞区和终端耐压区；形成第一沟槽于所述元胞区的衬底中，以及形成第二沟槽于所述终端耐压区的衬底中；形成第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一沟槽和所述第二沟槽的内壁，并且还覆盖所述衬底的顶面；填充第一导电层于所述第一沟槽和所述第二沟槽中，所述第一导电层的顶部位置不低于所述第一沟槽的顶部位置；至少去除所述元胞区的衬底顶表面上的第一介质层，并保留所述终端耐压区的衬底顶表面上的第一介质层；以及，至少以所述终端耐压区上的第一介质层为掩模，执行离子注入工艺，以在所述元胞区的衬底中形成体区。2.如权利要求1所述的功率半导体器件的制造方法，其特征在于，至少去除所述元胞区的衬底顶面上的第一介质层的步骤包括：形成图案化的光刻胶层于所述衬底上，所述图案化的光刻胶层覆盖所述终端耐压区，并暴露出所述元胞区；以所述图案化的光刻胶层为掩模刻蚀所述第一介质层，以去除所述第一介质层中位于所述元胞区的衬底顶面上的部分；以及，去除所述图案化的光刻胶层。3.如权利要求2所述的功率半导体器件的制造方法，其特征在于，刻蚀所述第一介质层时，还部分去除位于所述第一沟槽中的部分，使得所述第一导电层的顶部凸出于剩余的第一介质层，并在所述第一导电层凸出的顶部和第一沟槽侧壁之间形成有空隙；以及，在执行所述离子注入工艺之前，还包括：执行热氧化工艺，以将所述第一导电层中凸出的顶部氧化形成隔离氧化层，其中位于所述隔离氧化层下方的第一导电层构成晶体管单元的屏蔽电极；在所述第一沟槽的所述空隙中形成第二导电层，以构成晶体管单元的栅电极。4.如权利要求3所述的功率半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述热氧化工艺中还包括：将暴露于所述空隙中的第一沟槽侧壁氧化以形成第二介质层，所述第二介质层的厚度小于所述第一介质层的厚度。5.如权利要求2所述的功率半导体器件的制造方法，其特征在于，刻蚀所述第一介质层时，还去除位于所述第一沟槽中的部分第一介质层和部分第一导电层，剩余的第一导电层构成晶体管单元的屏蔽电极；以及，在执行所述离子注入工艺之前，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳旭，宋金星，
申请(专利权)人：中芯集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：