r>[0018]本發(fā)明的溝槽式分柵功率器件的制造方法，控制柵和分柵溝槽的圖形使用同一塊掩模版，采用自對準(zhǔn)工藝刻蝕分柵凹槽，可以降低器件加工的復(fù)雜度；可以減小控制柵與漏區(qū)之間的寄生電容，降低器件的動態(tài)功耗并提高開關(guān)速度；可以減少分柵凹槽所占的截面面積，降低芯片的導(dǎo)通電阻。本發(fā)明的溝槽式分柵功率器件的制造方法特別適用于25V-200V的半導(dǎo)體功率器件的制造。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1為美國專利6，882，004 B2中提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造工藝流程圖。
[0021]圖2至圖6為本發(fā)明提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法的一個實(shí)施例的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將參照附圖對本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方式作詳細(xì)說明。在圖中，為了方便說明，放大了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。盡管這些圖并不是完全準(zhǔn)確的反映出器件的實(shí)際尺寸，但是它們還是完整的反映了區(qū)域和組成結(jié)構(gòu)之間的相互位置，特別是組成結(jié)構(gòu)之間的上下和相鄰關(guān)系。
[0023]參考圖是本發(fā)明的理想化實(shí)施例的示意圖，本發(fā)明所示的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于圖中所示區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀，比如制造引起的偏差。同時在下面的描述中，所使用的術(shù)語晶片和襯底可以理解為包括正在工藝加工中的半導(dǎo)體晶片，可能包括在其上所制備的其它薄膜層。
[0024]本發(fā)明提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法的工藝過程包括:
首先，如圖2所示，在提供的第一種摻雜類型的漏區(qū)301之上形成襯底外延層300，之后在襯底外延層300之上形成硬掩膜層400，之后進(jìn)行第一道光刻工藝定義出控制柵凹槽的位置，之后刻蝕硬掩膜層400和襯底外延層300，在襯底外延層300內(nèi)形成控制柵凹槽401。圖2 (a)為所形成結(jié)構(gòu)的俯視示意圖，圖2 (b)為圖2 (a)所示結(jié)構(gòu)沿AA方向的剖面示意圖。
[0025]如圖2 (a)所示，控制柵凹槽401包括三個部分:芯片中心區(qū)控制柵及分柵部分、芯片邊緣區(qū)控制柵接觸部分和芯片邊緣區(qū)分柵接觸部分，其中芯片邊緣區(qū)控制柵接觸部分的凹槽寬度bb和芯片邊緣區(qū)分柵接觸部分的凹槽寬度cc大于芯片中心區(qū)控制柵及分柵部分的凹槽寬度aa，而且芯片邊緣區(qū)控制柵接觸部分的凹槽長度bd小于芯片邊緣區(qū)分柵接觸部分的凹槽長度Ce。
[0026]所述第一種摻雜類型可以為η型摻雜，也可以為P型摻雜。
[0027]接下來，如圖3所示，覆蓋控制柵凹槽401的表面依次形成第一層絕緣薄膜304和第一層導(dǎo)電薄膜并對該第一層導(dǎo)電薄膜和第一層絕緣薄膜304進(jìn)行刻蝕，在控制柵凹槽401的兩側(cè)形成控制柵305，其中圖3 Ca)為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2 Ca)中AA方向的剖面示意圖，圖3 (b)為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2 (a)中BB方向的剖面示意圖。如圖3 (b)，通過控制芯片邊緣區(qū)控制柵接觸部分的凹槽寬度，使得控制柵305在其金屬接觸處具有更大的平面積，以方便控制柵305后續(xù)的金屬接觸的形成。
[0028]第一層絕緣薄膜304的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者高介電常數(shù)的絕緣材質(zhì)，高介電常數(shù)的絕緣材料包括但不局限于為氧化鉿?？刂茤?05可以為金屬柵，也可以為多晶娃棚。
[0029]接下來，如圖4所示，覆蓋所形成的結(jié)構(gòu)淀積第二層絕緣薄膜并對該第二層絕緣膜進(jìn)行刻蝕，形成覆蓋控制柵305的絕緣薄膜側(cè)墻402，并將控制柵凹槽401底部的襯底外延層300部分暴露出來，之后沿著絕緣薄膜側(cè)墻402的邊沿刻蝕暴露出的襯底外延層300部分，從而在控制柵凹槽401的底部形成分柵凹槽。圖4為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2a中AA方向的剖面示意圖。
[0030]絕緣薄膜側(cè)墻402的材質(zhì)包括但不局限于為氮化硅，且由圖4可知分柵凹槽的開口寬度小于控制柵凹槽401的開口寬度。
[0031]在上述步驟中，分柵溝槽是通過以絕緣薄膜側(cè)墻402為掩膜自對準(zhǔn)的刻蝕襯底外延層300形成的，從而控制柵凹槽401和分柵凹槽的刻蝕僅使用了用于刻蝕控制柵凹槽401的一塊掩膜版，首先可以降低器件加工的復(fù)雜度；其次可以減小控制柵與漏區(qū)之間的寄生電容，降低器件的動態(tài)功耗并提高開關(guān)速度；再次可以減少分柵凹槽所占的截面面積，降低芯片的導(dǎo)通電阻。
[0032]接下來，如圖5所示，刻蝕掉絕緣薄膜側(cè)墻402和硬掩膜層400，之后覆蓋所形成結(jié)構(gòu)的表面形成第三層絕緣薄膜306，然后繼續(xù)淀積第二層導(dǎo)電薄膜并回刻，在分柵凹槽內(nèi)形成器件的分柵307。之后進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入，在襯底外延層300內(nèi)形成溝道區(qū)302，溝道區(qū)302的底部應(yīng)位于控制柵凹槽401的底部。之后進(jìn)行第二道光刻工藝定義源區(qū)的位置，然后進(jìn)行第一種摻雜類型的離子注入，在襯底外延層300內(nèi)形成源區(qū)303。圖5為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2a中AA方向的剖面示意圖。
[0033]本發(fā)明所述第二種摻雜類型與第一種摻雜類型為相反的摻雜類型，即若第一種摻雜類型為η型摻雜，則第二種摻雜類型為P型摻雜；或者，若第一種摻雜類型為P型摻雜，則第二種摻雜類型為η型摻雜。
[0034]分柵307的材質(zhì)包括但不局限于為摻雜的多晶硅。
[0035]接下來，如圖6所示，覆蓋所形成的結(jié)構(gòu)淀積第四層絕緣薄膜308，之后進(jìn)行第三道光刻工藝形成接觸孔的圖形，然后刻蝕形成接觸孔。之后進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入形成溝道區(qū)接觸區(qū)309并淀積金屬層310形成金屬接觸。之后進(jìn)行第四道光刻工藝，并對金屬層310進(jìn)行刻蝕以形成源電極、控制柵電極和分柵電極。之后進(jìn)行鈍化層的淀積、圖形轉(zhuǎn)移和刻蝕。該步工藝為業(yè)界所熟知的工藝，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]圖6 (a)為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2 (a)中AA方向的剖面示意圖，圖6 (b)為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2 (a)中BB方向的剖面示意圖，圖6 (c)為所形成的結(jié)構(gòu)沿圖2 (a)中CC方向的剖面示意圖，通過設(shè)置不同的控制柵溝槽401的開口寬度尺寸，可以方便的將源區(qū)303、控制柵305、分柵307進(jìn)行金屬接觸。
[0037]由本發(fā)明的一種溝槽式功率器件的制造方法得到的溝槽式分柵功率器件包括終端區(qū)和元胞區(qū)。本發(fā)明的溝槽式分柵功率器件的終端區(qū)可以采用現(xiàn)有技術(shù)的功率器件的終端區(qū)的通用結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038]本發(fā)明的溝槽式分柵功率器件的元胞區(qū)為多個分柵功率晶體管的陣列結(jié)構(gòu)，由圖
2-圖6所示的本發(fā)明的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法的工藝流程圖可知:
本發(fā)明的溝槽式分柵功率器件的元胞區(qū)的分柵功率晶體管包括在半導(dǎo)體襯底的底部設(shè)有第一種摻雜類型的漏區(qū)301，該漏區(qū)301上部設(shè)有第一種摻雜類型的襯底外延層300，在襯底外延層300內(nèi)設(shè)有凹陷在襯底外延層300內(nèi)的分柵凹槽和控制柵凹槽，并且分柵凹槽位于控制柵凹槽下部且所述分柵凹槽的開口寬度小于所述控制柵凹槽的開口寬度。
[0039]在控制柵凹槽的兩側(cè)分別設(shè)有柵介質(zhì)層304和控制柵305，覆蓋控制柵305和分柵凹槽的表面設(shè)有絕緣介質(zhì)層306，覆蓋絕緣介質(zhì)層306設(shè)有分柵307，分柵307填滿分柵凹槽并且在控制柵凹槽內(nèi)將控制柵305隔離。