本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，更具體地說(shuō)，涉及一種溝槽柵sic?mosfet芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、作為第三代半導(dǎo)體材料，sic（碳化硅，一種半導(dǎo)體材料，可用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路）具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子漂移速率高、熱導(dǎo)率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，使得sic基功率器件在高壓、高溫、高頻、大功率、強(qiáng)輻射等方面都有極大的應(yīng)用前景，特別適合于制作高壓大功率電力電子器件。

2、sic?mosfet（金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管）器件具有開(kāi)關(guān)速度快、控制簡(jiǎn)單（電壓控制型）、導(dǎo)通電阻低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、智能電網(wǎng)、軌道交通以及軍工等需要大功率器件的應(yīng)用領(lǐng)域。

3、相比于平面柵型的sic?mosfet器件結(jié)構(gòu)，溝槽柵sic?mosfet具有更小的元胞尺寸和更高的集成密度，同時(shí)由于消除了導(dǎo)通狀態(tài)下的jfet區(qū)電阻效應(yīng)的影響，可以進(jìn)一步降低導(dǎo)通電阻，提高電流密度，在電力電子器件向小型化和高密度集成的發(fā)展趨勢(shì)背景下有著更大的發(fā)展?jié)摿?。但是，從平面柵向溝槽柵的結(jié)構(gòu)演變中也會(huì)引入新的問(wèn)題，例如，當(dāng)柵氧化層的位置由芯片表面轉(zhuǎn)移至芯片內(nèi)部的溝槽表面時(shí)，由于在器件阻斷狀態(tài)下芯片內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的硅基器件，并且從材料的角度考慮，柵氧化層能夠承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度低于芯片體區(qū)的sic，這樣會(huì)使得失去了pwell耗盡層保護(hù)的溝槽底部的柵氧區(qū)域變得容易被擊穿，從而影響器件使用過(guò)程中的長(zhǎng)期可靠性。一種可能的解決方案是增加?xùn)叛趸瘜拥暮穸?，達(dá)到提升柵氧可靠性的效果，但是同時(shí)也會(huì)增加溝道電阻，增大導(dǎo)通損耗；另一種可能的解決方案是在條形溝槽的一側(cè)增加一處位置較深的pwell注入，這樣在器件阻斷狀態(tài)下，pwell的耗盡層擴(kuò)展能夠?qū)系赖撞客耆Ｗo(hù)起來(lái)，但同時(shí)在器件導(dǎo)通狀態(tài)下，也損失了一半的導(dǎo)電溝道面積，不利于器件導(dǎo)通電阻的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種溝槽柵sic?mosfet芯片及其制作方法，能夠在保證器件具有高可靠性的同時(shí)，有效降低溝道電阻和導(dǎo)通損耗。

2、一種溝槽柵sic?mosfet芯片，元胞區(qū)包含溝槽、第一多晶硅柵極、第二多晶硅柵極、第一柵極氧化層及第二柵極氧化層，過(guò)渡區(qū)包含柵極金屬、源極金屬及多個(gè)接觸孔；其中，第一多晶硅柵極位于溝槽的底部，第一柵極氧化層位于第一多晶硅柵極的外表面，第二多晶硅柵極位于溝槽的上部，第二柵極氧化層位于第二多晶硅柵極的外表面，第一柵極氧化層的厚度大于第二柵極氧化層的厚度，第一多晶硅柵極在過(guò)渡區(qū)通過(guò)對(duì)應(yīng)的接觸孔與源極金屬相連，第二多晶硅柵極在過(guò)渡區(qū)通過(guò)對(duì)應(yīng)的接觸孔與柵極金屬相連。

3、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括n+摻雜區(qū)、p+接觸區(qū)以及襯底，過(guò)渡區(qū)還包括漏極金屬；其中，n+摻雜區(qū)及溝槽的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)n+摻雜區(qū)位于兩個(gè)溝槽之間，且分別與兩個(gè)第一柵極氧化層接觸，p+接觸區(qū)夾在兩個(gè)n+摻雜區(qū)中間且分別與兩個(gè)n+摻雜區(qū)接觸，襯底位于芯片的背面，n+摻雜區(qū)和p+接觸區(qū)在過(guò)渡區(qū)與源極金屬相連，襯底在過(guò)渡區(qū)與漏極金屬相連。

4、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括背面金屬、buffer層、外延層、sio2介質(zhì)層、正面金屬及pi膠鈍化層；其中，背面金屬、襯底、buffer層、外延層、sio2介質(zhì)層、正面金屬及pi膠鈍化層按照從下往上的順序依次疊加，第一多晶硅柵極、第二多晶硅柵極、第一柵極氧化層、第二柵極氧化層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)均位于外延層，正面金屬同時(shí)與sio2介質(zhì)層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)接觸，pi膠鈍化層分別與正面金屬及sio2介質(zhì)層接觸。

5、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括pwell層，pwell層位于外延層內(nèi)，且同時(shí)與第二柵極氧化層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)接觸。

6、一種溝槽柵sic?mosfet芯片的制作方法，用于制作如上的芯片，方法包括：

7、設(shè)置襯底，并在襯底上依次向上生長(zhǎng)buffer層及外延層；

8、在外延層依次注入pwell離子、source離子及pplus離子，分別形成相應(yīng)的pwell層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)；

9、在外延層上表面淀積生長(zhǎng)sio2刻蝕硬掩膜層，在sio2刻蝕硬掩膜層上刻蝕溝槽，在溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)犧牲氧化層，去除犧牲氧化層并在溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)第一柵極氧化層，在第一柵極氧化層內(nèi)生長(zhǎng)多晶硅淀積并整面刻蝕多晶硅，得到第一多晶硅柵極；

10、濕法腐蝕位于溝槽上部?jī)?nèi)表面的第一柵極氧化層，在溝槽上部?jī)?nèi)表面生長(zhǎng)第二柵極氧化層，在第一柵極氧化層內(nèi)生長(zhǎng)多晶硅淀積并整面刻蝕多晶硅，得到第二多晶硅柵極；

11、光刻定義假柵接觸孔區(qū)域，刻蝕去除溝槽中的上層多晶硅，并在外延層上表面淀積生長(zhǎng)sio2介質(zhì)層，對(duì)sio2介質(zhì)層進(jìn)行致密化處理，并刻蝕sio2介質(zhì)層形成源極接觸孔及包含假柵及真柵的柵極接觸孔；

12、在部分sio2介質(zhì)層及部分外延層上表面濺射金屬鎳，熱退火處理形成歐姆接觸，濕法腐蝕未反應(yīng)的金屬鎳，繼續(xù)濺射金屬鋁并濕法腐蝕圖形化，得到正面金屬層，并在部分正面金屬層及部分sio2介質(zhì)層上覆蓋pi膠形成pi膠鈍化層，對(duì)pi膠鈍化層進(jìn)行光刻；

13、對(duì)襯底的下表面進(jìn)行研磨去除氧化硅，并濺射金屬鎳，熱退火處理形成歐姆接觸，繼續(xù)濺射金屬鈦或鎳或銀，得到背面金屬層。

14、一種溝槽柵sic?mosfet芯片，元胞區(qū)包含第一溝槽、第二溝槽、第一多晶硅柵極、第二多晶硅柵極、第一柵極氧化層及第二柵極氧化層，過(guò)渡區(qū)包含柵極金屬、源極金屬及多個(gè)接觸孔；其中，第一多晶硅柵極位于第一溝槽內(nèi)，第一柵極氧化層位于第一多晶硅柵極的外表面，第二多晶硅柵極位于第二溝槽內(nèi)，第二柵極氧化層位于第二多晶硅柵極的外表面，第二溝槽的數(shù)量為兩個(gè)，且分別位于第一溝槽的兩側(cè)，第一柵極氧化層的厚度大于第二柵極氧化層的厚度，第一溝槽的深度大于第二溝槽的深度，第一多晶硅柵極在過(guò)渡區(qū)通過(guò)對(duì)應(yīng)的接觸孔與源極金屬相連，第二多晶硅柵極在過(guò)渡區(qū)通過(guò)對(duì)應(yīng)的接觸孔與柵極金屬相連。

15、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括n+摻雜區(qū)、p+接觸區(qū)以及襯底，過(guò)渡區(qū)還包括漏極金屬；其中，n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)n+摻雜區(qū)分別位于兩個(gè)第二溝槽相對(duì)于第一溝槽的外側(cè)，兩個(gè)p+接觸區(qū)分別位于兩個(gè)n+摻雜區(qū)相對(duì)于第二溝槽的外側(cè)，襯底位于芯片的背面，n+摻雜區(qū)和p+接觸區(qū)在過(guò)渡區(qū)與源極金屬相連，襯底在過(guò)渡區(qū)與漏極金屬相連。

16、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括背面金屬、buffer層、外延層、sio2介質(zhì)層、正面金屬及pi膠鈍化層；其中，背面金屬、襯底、buffer層、外延層、sio2介質(zhì)層、正面金屬及pi膠鈍化層按照從下往上的順序依次疊加，第一溝槽、第二溝槽、第一多晶硅柵極、第二多晶硅柵極、第一柵極氧化層、第二柵極氧化層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)均位于外延層，正面金屬同時(shí)與sio2介質(zhì)層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)接觸，pi膠鈍化層分別與正面金屬及sio2介質(zhì)層接觸。

17、在其中的一個(gè)實(shí)施例中，元胞區(qū)還包括pwell層，pwell層位于外延層內(nèi)，且同時(shí)與第二柵極氧化層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)接觸。

18、一種溝槽柵sic?mosfet芯片的制作方法，用于制作如上的芯片，該制作方法包括：

19、設(shè)置襯底，并在襯底上依次向上生長(zhǎng)buffer層及外延層；

20、在外延層依次注入pwell離子、source離子及pplus離子，分別形成相應(yīng)的pwell層、n+摻雜區(qū)及p+接觸區(qū)；

21、在外延層上表面淀積生長(zhǎng)sio2刻蝕硬掩膜層，在sio2刻蝕硬掩膜層上刻蝕第一溝槽，在第一溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)第一犧牲氧化層，去除第一犧牲氧化層并在第一溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)第一柵極氧化層，在第一柵極氧化層內(nèi)生長(zhǎng)多晶硅淀積并整面刻蝕多晶硅，得到第一多晶硅柵極；

22、在sio2刻蝕硬掩膜層上刻蝕第二溝槽，在第二溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)第二犧牲氧化層，去除第二犧牲氧化層并在第二溝槽內(nèi)表面生長(zhǎng)第二柵極氧化層，在第二柵極氧化層內(nèi)生長(zhǎng)多晶硅淀積并整面刻蝕多晶硅，得到第二多晶硅柵極；

23、在外延層上表面淀積生長(zhǎng)sio2介質(zhì)層，對(duì)sio2介質(zhì)層進(jìn)行致密化處理，并刻蝕sio2介質(zhì)層形成源極接觸孔及包含假柵及真柵的柵極接觸孔；

24、在部分sio2介質(zhì)層及部分外延層上表面濺射金屬鎳，熱退火處理形成歐姆接觸，濕法腐蝕未反應(yīng)的金屬鎳，繼續(xù)濺射金屬鋁并濕法腐蝕圖形化，得到正面金屬層，并在部分正面金屬層及部分sio2介質(zhì)層上覆蓋pi膠形成pi膠鈍化層，對(duì)pi膠鈍化層進(jìn)行光刻；

25、對(duì)襯底的下表面進(jìn)行研磨去除氧化硅，濺射金屬鎳，熱退火處理形成歐姆接觸，繼續(xù)濺射金屬鈦或鎳或銀，得到背面金屬層。

26、本發(fā)明設(shè)置有協(xié)議接口模塊、映射模塊及音頻模塊，協(xié)議接口模塊通過(guò)自身包含接口接收訪問(wèn)請(qǐng)求后，按照自身包含接口對(duì)應(yīng)的接口協(xié)議解析訪問(wèn)請(qǐng)求得到相應(yīng)協(xié)議地址，映射模塊將協(xié)議接口模塊解析獲得的協(xié)議地址映射為具有統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)的訪問(wèn)地址，并將映射得到的訪問(wèn)地址傳輸給該訪問(wèn)地址對(duì)應(yīng)音頻模塊；由接收到訪問(wèn)地址的音頻模塊提供相應(yīng)訪問(wèn)功能?？梢?jiàn)，本發(fā)明中各接口協(xié)議模塊僅需負(fù)責(zé)本接口的協(xié)議解析，再由映射模塊通過(guò)地址間的映射實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)音頻模塊的訪問(wèn)，無(wú)需為每種接口協(xié)議分別設(shè)置相應(yīng)寄存器，從而能夠有效減小音頻編解碼芯片的面積開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)大大節(jié)約成本。

27、本發(fā)明提供的溝槽柵sic?mosfet芯片使用復(fù)合型的溝槽柵結(jié)構(gòu)，溝槽底部和側(cè)壁的柵氧化層厚度可以分別控制，增厚電場(chǎng)強(qiáng)度較大位置的溝槽底部柵氧化層，從而提升器件在使用過(guò)程中的長(zhǎng)期可靠性，側(cè)壁溝槽部分保留較薄的柵氧化層，有助于降低器件的溝道電阻和導(dǎo)通損耗?？梢?jiàn)，本發(fā)明能夠在保證器件具有高可靠性的同時(shí)，有效降低溝道電阻和導(dǎo)通損耗。