一種溝槽式分柵功率器件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體功率器件的制造方法，特別是涉及一種溝槽式分柵功率器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體功率器件以其輸入阻抗高、低損耗、開關(guān)速度快、無二次擊穿、安全工作區(qū)寬、動態(tài)性能好、易與前極耦合實(shí)現(xiàn)大電流化、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸替代雙極型器件成為當(dāng)今功率器件發(fā)展的主流。溝槽式分柵功率器件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，已成為半導(dǎo)體功率器件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有典型的溝槽式分柵功率器件的制造方法，包括:先在襯底外延層100內(nèi)形成控制柵凹槽，之后通過先淀積導(dǎo)電層再回刻的方法在控制柵凹槽的兩側(cè)分別形成控制柵105，如圖1a所示。接下來，通過先淀積絕緣薄膜再回刻方法覆蓋控制柵105形成絕緣薄膜側(cè)墻201，然后沿著絕緣薄膜側(cè)墻201的邊沿刻蝕襯底外延層以形成分柵凹槽，如圖1b所示。
[0003]現(xiàn)有典型的溝槽式分柵功率器件的制造方法存在的問題是:首先控制柵105的橫向?qū)挾容^窄，增加了控制柵接觸孔的刻蝕難度；其次在通過回刻的方法形成絕緣薄膜側(cè)墻201的過程中，位于控制柵105上部的絕緣薄膜側(cè)墻部分容易被刻蝕，難以起到保護(hù)控制柵105的作用，由此使得溝槽式分柵功率器件的制造工藝難以控制，成品率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出一種溝槽式分柵功率器件的制造方法，本發(fā)明能夠保證溝槽式分柵功率器件的制造工藝穩(wěn)定可靠、易于控制、成品率高。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法，包括如下具體步驟:
[0006]步驟一:首先在第一種摻雜類型的漏區(qū)的上部形成第一種摻雜類型的襯底外延層，然后在所述襯底外延層的上部形成第一絕緣薄膜，之后進(jìn)行第一道光刻，最后對所述第一絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，在所述第一絕緣薄膜的內(nèi)部形成第一絕緣薄膜的開口 ；
[0007]步驟二:以所述第一絕緣薄膜為掩膜刻蝕所述襯底外延層，在所述襯底外延層的內(nèi)部形成控制柵凹槽，該控制柵凹槽的兩側(cè)邊沿延延伸至所述第一絕緣薄膜的開口的兩側(cè)的第一絕緣薄膜的下部，形成位于所述第一絕緣薄膜的下部的橫向凹陷；
[0008]步驟三:在所述控制柵凹槽的表面形成第二絕緣薄膜，然后淀積第一導(dǎo)電薄膜，該第一導(dǎo)電薄膜填滿所述控制柵凹槽；
[0009]步驟四:刻蝕位于所述第一絕緣薄膜上部的所述第一導(dǎo)電薄膜，并沿著所述第一絕緣薄膜的開口的邊沿繼續(xù)刻蝕所述第一導(dǎo)電薄膜，在所述控制柵凹槽的兩側(cè)形成控制柵；或者首先刻蝕所述第一導(dǎo)電薄膜至所述襯底外延層的表面，然后再次淀積第一絕緣薄膜并回刻以形成位于所述第一絕緣膜的開口兩側(cè)的第一絕緣薄膜側(cè)墻，之后沿著所述第一絕緣薄膜側(cè)墻的邊沿刻蝕所述第一導(dǎo)電薄膜，在所述控制柵凹槽的兩側(cè)形成控制柵；
[0010]步驟五:首先對暴露出的所述控制柵凹槽表面的第二絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，然后淀積第三絕緣薄膜并回刻，在暴露出的控制柵的側(cè)壁上形成第三絕緣薄膜側(cè)墻，之后沿著所述第三絕緣薄膜側(cè)墻的邊沿刻蝕所述襯底外延層以形成分柵凹槽；
[0011]步驟六:在所述分柵凹槽的表面形成第四絕緣薄膜；
[0012]步驟七:首先對所述第三絕緣薄膜側(cè)墻進(jìn)行刻蝕，然后在暴露出的所述控制柵表面形成第五絕緣薄膜；
[0013]步驟八:淀積第二導(dǎo)電薄膜并回刻，在所述分柵凹槽內(nèi)部形成分柵，所述分柵的表面略低于所述襯底外延層的表面；
[0014]步驟九:首先對所述第一絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕，然后進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入，在所述襯底外延層內(nèi)形成溝道區(qū)，之后進(jìn)行第二道光刻和第一種摻雜類型的離子注入，在所述襯底外延層內(nèi)形成源區(qū)；
[0015]步驟十:首先淀積第六絕緣薄膜并進(jìn)行第三道光刻形成接觸孔的圖形，然后對所述第六絕緣薄膜進(jìn)行刻蝕形成接觸孔，之后進(jìn)行第二種摻雜類型的離子注入并淀積金屬層形成歐姆接觸；
[0016]步驟十一:首先進(jìn)行第四道光刻，然后刻蝕所述金屬層，以分別形成源電極、控制柵電極和分柵電極，最后進(jìn)行鈍化層的淀積、圖形轉(zhuǎn)移和刻蝕，從而形成溝槽式分柵功率器件。
[0017]本發(fā)明所述一種溝槽式分柵功率器件的制造方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案是:
[0018]本發(fā)明所述第一絕緣薄膜的材質(zhì)為氧化硅或氮化硅。
[0019]本發(fā)明所述第三絕緣薄膜的材質(zhì)為氮化硅。
[0020]本發(fā)明所述第二絕緣薄膜、第四絕緣薄膜和第五絕緣薄膜的材質(zhì)均為氧化硅。
[0021]本發(fā)明所述第六絕緣薄膜的材質(zhì)為硅玻璃、硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。
[0022]本發(fā)明所述控制柵為多晶硅柵或金屬柵。
[0023]本發(fā)明所述第二導(dǎo)電薄膜的材質(zhì)為多晶硅。
[0024]本發(fā)明各方案中所述第一種摻雜類型為η型摻雜，所述第二種摻雜類型為P型摻雜；或者所述第一種摻雜類型為P型摻雜，所述第二種摻雜類型為η型摻雜。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法在刻蝕形成控制柵凹槽的過程中，通過增加橫向刻蝕來形成控制柵凹槽的位于第一絕緣薄膜下部的橫向凹陷部分，進(jìn)而能夠在淀積第一導(dǎo)電薄膜后直接以第一絕緣薄膜為掩膜刻蝕第一導(dǎo)電薄膜以形成控制柵，使得整個工藝過程簡化可靠、易于控制，可大大提高溝槽式功率器件的成品率。本發(fā)明提出的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法特別適用于25V-200V半導(dǎo)體功率器件的制造。
【附圖說明】
[0026]圖1a和圖1b為現(xiàn)有典型的一種溝槽式分柵功率器件的制造方法的局部工藝流程示意圖。
[0027]圖2至圖11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)施例的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]為方便說明，在附圖中放大了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。盡管所示附圖并不完全準(zhǔn)確地反映出器件的實(shí)際尺寸，但是它們還是完整地反映了區(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。以下所述本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為僅限于附圖中所示區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀，如制造引起的偏差等。
[0030]結(jié)合圖2至圖11，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具體包括:
[0031]首先，如圖2所示，首先在第一種摻雜類型的漏區(qū)300的上部形成第一種摻雜類型的襯底外延層301，然后在襯底外延層301的上部形成第一絕緣薄膜400，之后進(jìn)行第一道光刻工藝定義出控制柵凹槽的位置，最后刻蝕第一絕緣薄膜400，在第一絕緣薄膜400的內(nèi)部形成第一絕緣薄膜的開口 410。
[0032]所述第一絕緣薄膜400的材質(zhì)為氧化硅或氮化硅，在本實(shí)施例中以氧化硅為例。
[0033]接下來，如圖3所示，以第一絕緣薄膜400為掩膜刻蝕襯底外延層301，在該襯底外延層301的內(nèi)部形成控制柵凹槽500。在該步驟的刻蝕工藝中，通過增加橫向的刻蝕可形成控制柵凹槽500的位于第一絕緣薄膜400下部的橫向凹陷，該橫向凹陷的橫向?qū)挾葹閍。
[0034]接下來，如圖4所示，首先在控制柵凹槽的表面形成第二絕緣薄膜302，然后覆蓋所形成的結(jié)構(gòu)形成第一導(dǎo)電薄膜600，該第一導(dǎo)電薄膜600應(yīng)填滿控制柵凹槽500。
[0035]所述第二絕緣薄膜302的材質(zhì)優(yōu)選為氧化硅，第一導(dǎo)電薄膜600的材質(zhì)為多晶硅或者金屬。
[0036]接下來，如圖5所示，刻蝕掉第一絕緣薄膜400上部的第一導(dǎo)電薄膜600，然后沿著第一絕緣薄膜的開口 410的邊沿繼續(xù)刻蝕第一導(dǎo)電薄膜600，從而在控制柵凹槽的兩側(cè)分別形成橫向?qū)挾葹閍的控制柵303，該控制柵303的橫向?qū)挾?