【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种宽soa的sgt器件制造方法。
技术介绍
1、绝缘栅场效应晶体管（mosfet）因其具有开关速度快、功耗低、栅极易驱动、驱动功率小，输入阻抗高和频率响应好等优点，被广泛的应用在各种电力系统中。在各种高电应力系统中，一方面要求功率mosfet具有更低的导通损耗，另一方面要求器件能够在高压大电流下工作更长的时间，即器件要具有高的可靠性和大的安全工作区（soa）。屏蔽栅mosfet（shield-gate trench mosfet，sgt mosfet）因其优异的比导通电阻和开关导通优值，在中低压电离系统中被大量使用，但是由于其沟道密度的增加和跨导的增大，sgt的热不稳定问题也变得越发凸出。
2、对mosfet热不稳定性的研究表明，要对器件的热不稳定和soa（安全工作区）进行优化，可以从两个方面进行考虑：（1）一个方向是降低阈值电压的温度敏感度，主要通过调节体区浓度和氧化层厚度来实现；（2）另一个方向则是减少零温度点对应的漏极电流，减小热不稳定发生的区间宽度，其可以通过增大沟道长度和减小沟道宽度来进行实现。
3、为了解决类似的问题，中国专利技术专利（cn116682859b）公开了一种多沟道碳化硅mosfet器件及其制造方法，该碳化硅mosfet器件包括第一、第二沟槽，第一导电类型衬底、外延层和源区，第二导电类型阱区。沿垂直于xz平面的方向通过刻蚀形成第一、第二沟槽，第一、第二沟槽沿x方向贯穿器件有源区。于第一、第二沟槽中形成栅介质和栅电极，正向导通工作条件下，栅电极
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种适用于宽soa的sgt器件的制造方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种宽soa的sgt器件的制造方法，包括形成衬底片，在衬底片上形成外延层，在外延层中形成沟槽，在沟槽中形成屏蔽栅结构、栅氧化层和栅极材料，形成中等掺杂体区和重掺杂源区，进行芯片表面的氧化和钝化，形成重掺杂的体区欧姆接触区，金属化，其特征在于，在所述形成沟槽和所述在沟槽中形成栅氧化层和栅极材料时，包括如下步骤：
4、步骤1：在所述外延层上形成有源区和终端区的若干沟槽，然后进行氧化生长，再进行多晶材料的淀积；
5、步骤2：刻蚀去除掉有源区内的沟槽外部以及内部多余部分的多晶材料；
6、步骤3：刻蚀多余的氧化层材料，形成回刻后的屏蔽栅多晶和厚氧化层结构；
7、步骤4：展宽屏蔽栅区域上方的沟槽宽度，在展宽后的沟槽侧壁上形成额外掺杂区；
8、步骤5：在形成额外掺杂区后的沟槽中形成氧化层；
9、步骤6：进行氧化层的刻蚀，形成屏蔽栅和控制栅之间的隔离氧化层；
10、步骤7：进行沟槽侧壁的牺牲氧化层生长和刻蚀，消除沟槽侧壁应力，再进行栅氧化层的生长
11、步骤8：进行控制栅多晶材料的淀积，回刻多晶材料，形成栅极结构。
12、本专利技术的优选技术方案如下：
13、其中，步骤4可以通过使用psg或bsg材料进行淀积填充，接着通过高温退火扩散使psg或bsg内杂质扩散至沟槽侧壁单晶材料中，形成额外掺杂区，然后去除psg或bsg材料形成；也可以通过调整注入角度，进行与体区同导电类型杂质的离子倾斜注入，形成沟槽侧壁的额外掺杂区。
14、优选地，所述衬底片是具有第二导电类型的重掺杂单晶材料衬底片。
15、优选地，步骤1包括在所述外延层上方进行掩膜材料淀积、光刻胶曝光和沟槽刻蚀，以形成有源区和终端区的若干沟槽。
16、优选的，保留顶部掩膜材料，根据p型导电类型和n型导电类型的差异，选择psg或bsg材料进行淀积填充，接着通过高温退火扩散使psg或bsg内杂质扩散至沟槽侧壁单晶材料中，形成额外掺杂区，在形成所述额外掺杂区后去除掉所述掩膜材料。
17、优选地，可采用掩膜版遮挡或自对准工工艺进行体区和源区的离子注入和推结，形成中等掺杂体区和重掺杂源区。
18、优选地，在所述芯片表面的氧化和钝化后，在其上进行光刻接触孔，对其进行欧姆掺杂和退火，以形成重掺杂的体区欧姆接触区。
19、优选地，所述金属化包括在表面氧化层上淀积金属层，进行光刻形成顶层金属，包括源极pad金属和栅极pad金属；对背部进行衬底减薄和背部金属淀积，形成漏极金属。
20、优选地，可选择地更换制作体区的工艺顺序，在所述外延层中形成沟槽之前，进行体区的注入和推结，在沟槽刻蚀前形成所述中等掺杂体区。
21、作为优选方式，包围屏蔽栅区域4的绝缘介质层5的厚度可以根据器件的耐压量级进行调整，确保绝缘介质层5不会发生击穿。
22、作为优选方式，所述控制栅沟槽的宽度大于屏蔽栅沟槽的宽度，二者的宽度差能够根据器件尺寸和工艺能力进行调整。
23、作为优选方式，所述bsg或psg材料的杂质浓度能够根据阈值电压需求进行调整。
24、作为优选方式，所述控制栅结构包括控制栅区域6的底部深度达到或超出中等掺杂第一类导电类型半导体额外掺杂区7的深度，确保器件能够正常导通。
25、作为优选方式，所述sgt器件的材料为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟、氧化镓或锗硅半导体材料。
26、作为优选方式，所述第一类导电类型半导体掺杂为p型半导体，第二类导电类型半导体为n型半导体；或者所述第一类导电类型半导体掺杂为n型半导体，第二类导电类型半导体为p型半导体。
27、作为优选方式，所述轻掺杂为杂质浓度量级在1e16cm-3及以下的掺杂，所述中等掺杂为杂质浓度量级在1e16cm-3到1e18cm-3之间的掺杂，所述重掺杂为杂质浓度量级大于1e18cm-3的掺杂。
28、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：适用该方法制造的sgt器件在不造成工艺难度和成本增大的同时，仅需通过额外的单晶刻蚀、杂质的淀积扩散或杂质的离子注入，便可形成额外掺杂区，其在器件正向导通时能够形成反型层，有效增长器件的沟道长度，增强器件的抗热不稳定性和soa，此外，额外的注入区域还能够对器件电场分布进行优化调整，提高器件耐压。
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1.一种宽SOA的SGT器件的制造方法，包括形成衬底片，在衬底片上形成外延层，在外延层中形成沟槽，在沟槽中形成屏蔽栅结构、栅氧化层和栅极材料，形成中等掺杂体区和重掺杂源区，进行芯片表面的氧化和钝化，形成重掺杂的体区欧姆接触区，金属化，其特征在于，在所述形成沟槽和所述在沟槽中形成栅氧化层和栅极材料时，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，所述衬底片是具有第二导电类型的重掺杂单晶材料衬底片，步骤1包括在所述外延层上方进行掩膜材料淀积、光刻胶曝光和沟槽刻蚀，以形成有源区和终端区的若干沟槽。
3.根据权利要求2所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，保留顶部掩膜材料，根据P型导电类型和N型导电类型的差异，选择PSG或BSG材料进行淀积填充，接着通过高温退火扩散使PSG或BSG内杂质扩散至沟槽侧壁单晶材料中，形成额外掺杂区，在形成所述额外掺杂区后去除掉所述掩膜材料。
4.根据权利要求3所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，可采用掩膜版遮挡或自对准工工艺进行体区和源区的离子注入和推结
5.根据权利要求4所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，在所述芯片表面的氧化和钝化后，在其上进行光刻接触孔，对其进行欧姆掺杂和退火，以形成重掺杂的体区欧姆接触区。
6.根据权利要求5所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，所述控制栅结构包括控制栅区域6的底部深度达到或超出中等掺杂第一类导电类型半导体额外掺杂区7的深度。
7.根据权利要求1所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，在步骤4中调整注入角度，进行与体区同导电类型杂质的离子倾斜注入，形成沟槽侧壁的额外掺杂区。
8.根据权利要求5所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，所述轻掺杂为杂质浓度量级在1e16cm-3及以下的掺杂，所述中等掺杂为杂质浓度量级在1e16cm-3到1e18cm-3之间的掺杂，所述重掺杂为杂质浓度量级大于1e18cm-3的掺杂。
9.根据权利要求1所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，在步骤4中使用PSG或BSG材料进行淀积填充，接着通过高温退火扩散使PSG或BSG内杂质扩散至沟槽侧壁单晶材料中形成所述额外掺杂区，然后去除PSG或BSG材料。
10.根据权利要求1所述一种宽SOA的SGT器件的制造方法，其特征在于，在所述外延层中形成沟槽之前，进行体区的注入和推结，在沟槽刻蚀前形成所述中等掺杂体区。
...【技术特征摘要】
1.一种宽soa的sgt器件的制造方法，包括形成衬底片，在衬底片上形成外延层，在外延层中形成沟槽，在沟槽中形成屏蔽栅结构、栅氧化层和栅极材料，形成中等掺杂体区和重掺杂源区，进行芯片表面的氧化和钝化，形成重掺杂的体区欧姆接触区，金属化，其特征在于，在所述形成沟槽和所述在沟槽中形成栅氧化层和栅极材料时，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述一种宽soa的sgt器件的制造方法，其特征在于，所述衬底片是具有第二导电类型的重掺杂单晶材料衬底片，步骤1包括在所述外延层上方进行掩膜材料淀积、光刻胶曝光和沟槽刻蚀，以形成有源区和终端区的若干沟槽。
3.根据权利要求2所述一种宽soa的sgt器件的制造方法，其特征在于，保留顶部掩膜材料，根据p型导电类型和n型导电类型的差异，选择psg或bsg材料进行淀积填充，接着通过高温退火扩散使psg或bsg内杂质扩散至沟槽侧壁单晶材料中，形成额外掺杂区，在形成所述额外掺杂区后去除掉所述掩膜材料。
4.根据权利要求3所述一种宽soa的sgt器件的制造方法，其特征在于，可采用掩膜版遮挡或自对准工工艺进行体区和源区的离子注入和推结，形成中等掺杂体区和重掺杂源区。
5.根据权利要求4所述一种宽soa的sgt器件的制造方法，其特征在于，在所述芯片表面的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李吕强，王吉伟，刘齐，陈晓伦，
申请(专利权)人：乐山无线电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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