本發(fā)明屬于半導(dǎo)體芯片制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溝槽型功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

功率器件的最重要性能就是阻斷高壓，器件經(jīng)過設(shè)計可以在PN結(jié)，金屬-半導(dǎo)體接觸，MOS界面的耗盡層上承受高壓，隨著外加電壓的增大，耗盡層電場強度也會增大，最終超過材料極限出現(xiàn)雪崩擊穿。在器件邊緣耗盡區(qū)電場曲率增大，會導(dǎo)致電場強度比管芯內(nèi)部大，在電壓升高的過程中管芯邊緣會早于管芯內(nèi)部出現(xiàn)雪崩擊穿，為了最大化器件的性能，需要在器件邊緣設(shè)計分壓結(jié)構(gòu)，減少有源區(qū)(元胞區(qū))邊緣PN結(jié)的曲率，使耗盡層橫向延伸，增強水平方向的耐壓能力，使器件的邊緣和內(nèi)部同時發(fā)生擊穿。截止環(huán)在分壓結(jié)構(gòu)和劃片槽區(qū)域之間，分布在芯片的最外圍，在高可靠性要求和模塊封裝的器件上是不可缺少的。

場限環(huán)技術(shù)是目前功率器件中最為普遍采用的分壓結(jié)構(gòu)之一。它的工藝非常簡單，可以與有源區(qū)一起擴散形成，無須增加工藝步驟。主結(jié)與場限環(huán)的間距、結(jié)深、環(huán)的寬度及環(huán)的個數(shù)都會影響到擊穿電壓的大小。如果間距選取的合適,使得主結(jié)與環(huán)結(jié)的電場強度同時達到臨界擊穿場強，則可以獲得最高的擊穿電壓。一般情況下?lián)舸╇妷弘S著環(huán)的個數(shù)的增加而增大,但并非線性增加。環(huán)的個數(shù)越多，占用芯片面積越大，設(shè)計時應(yīng)考慮環(huán)個數(shù)與擊穿電壓大小。

目前常用的場限環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1所示，這種結(jié)構(gòu)的缺點是表面氧化層的界面電荷會對器件表面電勢產(chǎn)生很大影響，影響分壓效果，使 擊穿電壓降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種溝槽型功率器件及其制作方法，該方法消除了在分壓區(qū)域表面積累的電荷對分壓結(jié)構(gòu)的影響，提高了器件的性能和可靠性。

第一方面，本發(fā)明提供一種溝槽型功率器件的制作方法，包括：

在襯底上形成N型外延層，并對所述N型外延層進行刻蝕形成溝槽；

在所述溝槽內(nèi)注入P型離子形成深P型注入?yún)^(qū)域，并在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；

在所述N型外延層表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，形成淺P型注入?yún)^(qū)域和淺N型注入?yún)^(qū)域；

可選的，所述在所述N型外延層表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，包括：

所述相鄰溝槽之間的所述N型外延層表面上注入P型離子或注入N型離子。

可選的，所述深P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的劑量大于所述淺P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的劑量。

可選的，所述深P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的劑量大于所述淺N型注入?yún)^(qū)域注入所述N型離子的劑量。

可選的，在所述溝槽內(nèi)注入P型離子形成深P型注入?yún)^(qū)域之后，且在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)區(qū)域之前，所述方法還包括：

對形成深P型注入?yún)^(qū)域的結(jié)構(gòu)進行退火處理。

可選的，所述深P型注入?yún)^(qū)域的數(shù)量大于等于3個。

可選的，所述溝槽內(nèi)絕緣介質(zhì)的表面與所述N型外延層的表面齊平。

可選的，所述深P型注入?yún)^(qū)域的寬度小于所述淺N型注入?yún)^(qū)域和所述淺P型注入?yún)^(qū)域的寬度。

可選的，所述溝槽的寬度為1-2um，深度小于等于10um；

所述溝槽的深度小于所述N型外延層的深度。

可選的，所述襯底為硅晶片。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種溝槽型功率器件，所述溝槽型功率器件為采用上述任一項所述的制作方法得到。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種溝槽型功率器件及其制作方法，該方法通過采用深P型注入?yún)^(qū)域與淺P型注入?yún)^(qū)域和淺N型注入?yún)^(qū)域結(jié)合，其中，淺N型注入?yún)^(qū)域防止氧化層中負電荷在分壓結(jié)構(gòu)表面形成空穴反型層，淺P型注入?yún)^(qū)域減小了氧化層中正電荷在分壓結(jié)構(gòu)表面形成的電子積累層形成的電場尖峰，上述注入?yún)^(qū)域的結(jié)合消除了分壓結(jié)構(gòu)表面積累的電場對分壓結(jié)構(gòu)的影響，能夠起到分壓環(huán)的作用，提高了器件的性能和可靠性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中場限環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例提供的一種溝槽型功率器件制作方法的流程示意圖；

圖3A至圖3C為本發(fā)明一實施例提供的一種溝槽型功率器件制作過程的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例提供的溝道型功率器件的位置示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例提供的溝道型功率器件在B-B方向的剖視圖；

附圖標記：

其中11、硅晶片；21、N型外延層；31、P型注入?yún)^(qū)域；41、N型注入?yún)^(qū)域；1、硅晶片；2、N型外延層；3、深P型注入?yún)^(qū)域；4、 絕緣介質(zhì)；5、淺N型注入?yún)^(qū)域；6、淺P型注入?yún)^(qū)域；101、劃片道區(qū)域；102、截止環(huán)區(qū)域；103、分壓區(qū)域；104、有源區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對發(fā)明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的一種溝槽型功率器件的制作方法的流程示意圖，如圖2所示，該制作方法包括如下步驟：

201、在襯底上形成N型外延層，并對所述N型外延層進行刻蝕形成溝槽；

具體的，所述襯底為硅晶片。

所述相鄰溝槽的間距相同或不同。所述溝槽的寬度為1-2um，深度小于等于10um，所述溝槽的深度小于所述N型外延層的深度。

202、在所述溝槽內(nèi)注入P型離子形成深P型注入?yún)^(qū)域，并在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)；

具體的，所述溝槽內(nèi)絕緣介質(zhì)的表面與所述N型外延層的表面齊平。

203、在所述N型外延層表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，形成淺P型注入?yún)^(qū)域和淺N型注入?yún)^(qū)域。

所述在所述N型外延層表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，包括：

在所述相鄰溝槽之間的所述N型外延層表面上注入P型離子或注入N型離子。

與現(xiàn)有技術(shù)不同，該方法通過采用深P型注入?yún)^(qū)域與淺P型注入?yún)^(qū)域和淺N型注入?yún)^(qū)域結(jié)合，其中，淺N型注入?yún)^(qū)域防止氧化層中負電荷在分壓結(jié)構(gòu)表面形成空穴反型層，淺P型注入?yún)^(qū)域減小了氧化層中 正電荷在分壓結(jié)構(gòu)表面形成的電子積累層形成的電場尖峰，上述注入?yún)^(qū)域的結(jié)合消除了分壓結(jié)構(gòu)表面積累的電場對分壓結(jié)構(gòu)的影響，能夠起到分壓環(huán)的作用，提高了器件的性能和可靠性。

其中，深P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的能量和劑量大于所述淺P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的能量和劑量。類似的，所述深P型注入?yún)^(qū)域注入所述P型離子的能量和劑量大于所述淺N型注入?yún)^(qū)域注入所述N型離子的能量和劑量。

為了使電場的強度逐級減弱，故所述深P型注入?yún)^(qū)域的數(shù)量大于等于3個。

為了使P型注入?yún)^(qū)域內(nèi)注入的P型離子結(jié)深，在所述溝槽內(nèi)注入P型離子形成深P型注入?yún)^(qū)域之后，且在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)區(qū)域之前，對形成深P型注入?yún)^(qū)域的結(jié)構(gòu)進行退火處理。

為了防止兩個相鄰深P型注入?yún)^(qū)域距離太近，導(dǎo)致連接，影響該器件失去了分壓環(huán)的作用，降低器件的性能和可靠性，故所述深P型注入?yún)^(qū)域的寬度小于所述淺N型注入?yún)^(qū)域和所述淺P型注入?yún)^(qū)域的寬度。

下面以硅晶片作為襯底進行說明，上述器件的制作方法具體包括以下步驟：

301、在硅晶片1上形成N型外延層2，并對所述N型外延層進行刻蝕形成溝槽；

如圖3A所示，所述相鄰溝槽的間距相同或不同。所述溝槽的寬度為1-2um，深度不大于10um。

襯底材料的選擇主要取決于以下幾個方面：結(jié)構(gòu)特性、界面特性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱學(xué)性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性能以及機械性能，選擇襯底以及相應(yīng)的外延層時需要考慮上述幾個方面。由于硅是熱的良導(dǎo)體，器件的導(dǎo)熱性能較好，從而達到延長器件壽命的目的，因此本實施例中以單晶硅襯底為例進行說明，但是需要說明的是，襯底材料除了可 以是硅(Si)以外，還可以是碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)或者是砷化鎵(GaAS)等。

302、使用光刻膠(圖中未示出)作為掩膜，在所述溝槽內(nèi)注入P型離子形成深P型注入?yún)^(qū)域3，并在所述溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)4，如圖3B所示。

其中絕緣介質(zhì)4可以為Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、HFO2、Ta2O5、Si3N4、AlN、SINx、SiNO、SiO、SiO2、SiC、SiCNx材料中的一中或多種；其中，x為正整數(shù)。

303、使用光刻膠(圖中未示出)作為掩膜，在所述N型外延層2表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，形成淺P型注入?yún)^(qū)域6和淺N型注入?yún)^(qū)域5，如圖3C所示。

所述在所述N型外延層表面非溝槽區(qū)域交替注入P型離子和N型離子，包括：

在所述相鄰溝槽之間的所述N型外延層表面上注入P型離子或注入N型離子。

利用上述方法形成的溝槽型功率器件分壓區(qū)域103與其它區(qū)域(包括劃片道區(qū)域101、截止環(huán)區(qū)域102以及有源區(qū)104)的位置示意圖如圖4所示，其中在A-A方向的剖視圖如圖3C所示；在B-B方向的剖視圖如圖5所示

本發(fā)明實施例還提供了基于上述方法實施例的制作方法得到的溝槽型功率器件。

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。