一种沟槽功率ＭＯＳ器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种沟槽功率ＭＯＳ器件。分压保护区包括若干互相独立的分压保护单元，且采用沟槽结构，并利用第二导电类型层相隔离，避免了封闭环状结构因为局部缺陷导致整个分压环失效，抗工艺缺陷能力弱的问题；同时也相对降低了环状封闭分压沟槽的长宽比，扩大了加工过程中的工艺窗口，加工方便。相邻分压保护单元间的第二导电类型层通过源极金属与元胞区内的第二导电类型层连接成零电位。当ＭＯＳ器件反向偏置时，分压保护单元组成的分压保护区能够包围元胞区发出的电势线，分压保护单元增加了分压保护区内吸收电势线的表面积，即增大了分压保护单元用于分担元胞区电势线的沟槽侧壁面积，能够多方位、等电势均匀的承担从元胞区发出的电势线。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种功率MOS器件，尤其是一种沟槽功率MOS器件。
技术介绍
提高器件性能，降低生产制造成本是推动功率MOS器件不断发展的两个主要源动 力，这两方面的发展主要取决于工艺加工水平和器件设计水平。作为功率MOS器件的一个 重要组成部分，终端保护结构的设计不仅直接影响了器件性能，而且也对制造工艺上使用 光刻版的数量以及最终的生产制造成本也起着重要作用。在现有技术中，公开号为ZL200710302461. 4的中国专利《一种深沟槽大功率MOS 器件及其制造方法》公开了一种4块光刻版的器件结构(俯视结构如图1所示)。该专利在 终端结构的分压保护区C，其主要特征为分压保护区C包含至少一个保护环，该保护环为 封闭式的环状沟槽结构，沟槽内填充有绝缘氧化层和浮置的导电多晶硅。采用该封闭式的 环状沟槽结构的保护环时，会有如下问题存在当器件处于反向偏置时，即MOS器件在栅源 端接地，且漏极加正向偏置电压时，MOS器件的电压主要由靠近元胞区A的分压保护区C内 封闭式环状分压沟槽来承担；更具体的说就是所述分压保护区C内分压区域主要是分压保 护区C内分压沟槽对应于靠近元胞区A侧壁绝缘氧化层上。所述结构的分压保护区会导致 在终端保护区上，真正用于主要分压的面积区域其实很小，大部分分压保护区C分压结构 面积得不到充分利用。所述分压沟槽是封闭环状结构，这样在制造生产过程中，一旦分压保 护区C内分压沟槽局部某个区域存在缺陷或者绝缘氧化层局部某个区域很薄或者出现断 开等问题时，势必会导致分压沟槽内的整个环状导电多晶硅直接和P阱层相连通；或很容 易局部击穿，导致环状导电多晶硅直接和P阱层相连通成等电位，从而使得所述分压沟槽 失去了作为分压环与保护环的功能，无法实现分压的效果。故采用该封闭环状的分压沟槽 结构，在工艺过程中抗工艺缺陷能力，容错性差。所述保护环为封闭式的环状沟槽结构时， 环状的分压沟槽一般周长在Imm到IOmm的范围，而一般沟槽的宽度都是在0. 2-lum之间， 这样所述分压沟槽的长宽比将大于1000。这对于晶圆代工厂而言，在实际生产的过程中，会 存在工艺难于控制，工艺窗口紧的问题。因为对于封闭环状的分压沟槽结构，因其沟槽长度 为毫米级别，这对于沟槽光刻版曝光显影后的彼此相邻的保护环沟槽之间的光刻胶层次以 及后续刻蚀后需要保留下来的硬掩膜层次，都存在晶圆传送或清洗时会有突然倒塌(fall) 的风险。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽功率MOS器件， 其能够提高MOS器件的抗工艺缺陷能力，能够扩大加工窗口，加工操作方便。按照本技术提供的技术方案，所述沟槽型功率MOS器件，在所述MOS器件的俯 视平面上，包括位于半导体基板上的元胞区和终端保护区，所述元胞区位于半导体基板的 中心区，所述终端保护区位于元胞区的外围；所述终端保护区包括分压保护区和截止保护区；所述元胞区采用沟槽结构，元胞区通过元胞沟槽内的导电多晶硅并联成整体；其创新 在于在所述MOS器件的俯视平面上，所述分压保护区包括若干个互相独立且均勻分布 的分压保护单元，所述分压保护单元环绕在元胞区外圈，相邻分压保护单元间利用第二导 电类型层相隔离；在所述MOS器件的截面上，所述分压保护单元采用沟槽结构，所述分压沟槽位于 第二导电类型层，深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类型外延层，所述分压沟槽内 壁生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘氧化层的分压沟槽内填充有导电多晶硅；半导体基板 对应于分压保护区的表面均覆盖有绝缘介质层；所述绝缘介质层封闭分压沟槽内的导电多 晶硅，在分压沟槽内形成浮置状态的导电多晶硅；在所述MOS器件的截面上，所述分压沟槽 两侧的第二导电类型层均为零电位，所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层上部。在所述MOS器件的截面上，所述截止保护区采用沟槽结构，所述截止沟槽位于第 二导电类型层，深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类型外延层；所述截止沟槽内壁 生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘氧化层截止沟槽内淀积有导电多晶硅；所述截止保护区 对应于截止沟槽槽口外的其余由绝缘介质层覆盖；所述截止沟槽的外侧上部为带有第一导 电类型注入区的第二导电类型层；所述截止沟槽的对应于槽口上部设有第二欧姆接触孔； 截止沟槽外侧设有第三欧姆接触孔，所述第三欧姆接触孔从绝缘介质层的表面延伸至第二 导电类型层，第三欧姆接触孔远离元胞区与分压保护区；所述第二欧姆接触孔与第三欧姆 接触孔内均填充有第三金属，所述第三金属填充在第二欧姆接触孔及第三欧姆接触孔内， 并覆盖在截止保护区上；所述第三金属将截止沟槽内的导电多晶硅及截止沟槽外侧的第二 导电类型层连接成等电位；在所述MOS器件的俯视平面上，所述截止保护区内的截止沟槽 为封闭环状结构，所述截止沟槽环绕在元胞区和分压保护区的外围。在所述MOS器件的俯视平面上，所述分压保护单元为正方形、长方形或者多边形。 在所述MOS器件的截面上，所述元胞区采用沟槽结构，所述元胞沟槽位于第二导电类型层， 深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类型外延层；所述元胞沟槽内壁生长有绝缘氧化 层，在生长有绝缘氧化层的元胞沟槽内淀积有导电多晶硅；元胞沟槽的槽口由绝缘介质层 覆盖，相邻元胞沟槽间的外壁侧上方均设置第一导电类型注入层；元胞区内元胞沟槽通过 元胞沟槽内的第一电极并联成整体；所述元胞沟槽的两侧均设有第一欧姆接触孔，所述第 一欧姆接触孔从绝缘介质层的表面延伸到第二导电类型层内；所述第一欧姆接触孔内填充 有源极金属；所述源极金属填充在第一欧姆接触孔内并覆盖在元胞区上，形成MOS器件的 源极端；所述第一欧姆接触孔内源极金属将元胞沟槽两侧的第二导电类型层连接成等电 位。所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型MOS场效应管，第一导 电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型MOS场效应管，第一导电类型与第二导电类 型所指的类型与N型MOS场效应管正好相反。本技术的优点1、所述分压保护区包括若干互相独立的分压保护单元，所述分压保护单元采用沟 槽结构，相邻分压保护单元间利用第二导电类型层相隔离，避免了封闭环状结构因为局部 缺陷导致整个环失效的抗工艺缺陷能力弱的问题；同时也降低了分压沟槽的长宽比，扩大了加工过程中的工艺窗口，加工方便。2、所述分压保护区包括若干互相独立的分压保护单元，相邻分压保护单元间的第 二导电类型层通过源极金属与元胞区内的第二导电类型层连接成零电位。当MOS器件反 向偏置时，由多个交错排列的分压保护单元组成的分压保护区能够包围元胞区发出的电势 线，所述分压保护单元增加了分压保护区内吸收电势线的表面积，即增大了分压保护单元 用于分担元胞区电势线的沟槽侧壁面积，故能够多方位等电势均勻的承担部分从元胞区发 出的电势线。附图说明图1为现有沟槽功率MOS器件的结构的俯视图。图2为本技术MOS器件结构的俯视图。图3为图2的E-E向剖视图。图4为图2的F-F向剖视图。图5 图10为本技术具体实施工艺步骤的剖视图，其中图5为半导体基板的剖视图。图6为在沟槽内壁形成导电多晶硅后的剖视图。图7为在第一导电类型外延层上部形成第二导电类型层后的剖视图。图8为形成第一导电类型注入层后的剖视图。图9为形成接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽型功率ＭＯＳ器件，在所述ＭＯＳ器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的元胞区和终端保护区，所述元胞区位于半导体基板的中心区，所述终端保护区位于元胞区的外围；所述终端保护区包括分压保护区和截止保护区；所述元胞区采用沟槽结构，元胞区通过元胞沟槽内的导电多晶硅并联成整体；其特征是：在所述ＭＯＳ器件的俯视平面上，所述分压保护区包括若干个互相独立且均匀分布的分压保护单元，所述分压保护单元环绕在元胞区外圈，相邻分压保护单元间利用第二导电类型层相隔离；在所述ＭＯＳ器件的截面上，所述分压保护单元采用沟槽结构，所述分压沟槽位于第二导电类型层，深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类型外延层，所述分压沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘氧化层的分压沟槽内填充有导电多晶硅；半导体基板对应于分压保护区的表面均覆盖有绝缘介质层；所述绝缘介质层封闭分压沟槽内的导电多晶硅，在分压沟槽内形成浮置状态的导电多晶硅；在所述ＭＯＳ器件的截面上，所述分压沟槽两侧的第二导电类型层均为零电位，所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层上部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，冷德武，叶鹏，丁磊，
申请(专利权)人：无锡新洁能功率半导体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]