專利名稱：一種溝槽功率mos器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率MOS器件，尤其是一種溝槽功率MOS器件。
背景技術(shù)：
提高器件性能，降低生產(chǎn)制造成本是推動(dòng)功率MOS器件不斷發(fā)展的兩個(gè)主要源動(dòng) 力，這兩方面的發(fā)展主要取決于工藝加工水平和器件設(shè)計(jì)水平。作為功率MOS器件的一個(gè) 重要組成部分，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅直接影響了器件性能，而且也對(duì)制造工藝上使用 光刻版的數(shù)量以及最終的生產(chǎn)制造成本也起著重要作用。在現(xiàn)有技術(shù)中，公開(kāi)號(hào)為ZL200710302461. 4的中國(guó)專利《一種深溝槽大功率MOS 器件及其制造方法》公開(kāi)了一種4塊光刻版的器件結(jié)構(gòu)(俯視結(jié)構(gòu)如圖1所示)。該專利在 終端結(jié)構(gòu)的分壓保護(hù)區(qū)C，其主要特征為分壓保護(hù)區(qū)C包含至少一個(gè)保護(hù)環(huán)，該保護(hù)環(huán)為 封閉式的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽內(nèi)填充有絕緣氧化層和浮置的導(dǎo)電多晶硅。采用該封閉式的 環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的保護(hù)環(huán)時(shí)，會(huì)有如下問(wèn)題存在當(dāng)器件處于反向偏置時(shí)，即MOS器件在柵源 端接地，且漏極加正向偏置電壓時(shí)，MOS器件的電壓主要由靠近元胞區(qū)A的分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi) 封閉式環(huán)狀分壓溝槽來(lái)承擔(dān)；更具體的說(shuō)就是所述分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓區(qū)域主要是分壓保 護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓溝槽對(duì)應(yīng)于靠近元胞區(qū)A側(cè)壁絕緣氧化層上。所述結(jié)構(gòu)的分壓保護(hù)區(qū)會(huì)導(dǎo)致 在終端保護(hù)區(qū)上，真正用于主要分壓的面積區(qū)域其實(shí)很小，大部分分壓保護(hù)區(qū)C分壓結(jié)構(gòu) 面積得不到充分利用。所述分壓溝槽是封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這樣在制造生產(chǎn)過(guò)程中，一旦分壓保 護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓溝槽局部某個(gè)區(qū)域存在缺陷或者絕緣氧化層局部某個(gè)區(qū)域很薄或者出現(xiàn)斷 開(kāi)等問(wèn)題時(shí)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致分壓溝槽內(nèi)的整個(gè)環(huán)狀導(dǎo)電多晶硅直接和P阱層相連通；或很容 易局部擊穿，導(dǎo)致環(huán)狀導(dǎo)電多晶硅直接和P阱層相連通成等電位，從而使得所述分壓溝槽 失去了作為分壓環(huán)與保護(hù)環(huán)的功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分壓的效果。故采用該封閉環(huán)狀的分壓溝槽 結(jié)構(gòu)，在工藝過(guò)程中抗工藝缺陷能力，容錯(cuò)性差。所述保護(hù)環(huán)為封閉式的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)時(shí)， 環(huán)狀的分壓溝槽一般周長(zhǎng)在Imm到IOmm的范圍，而一般溝槽的寬度都是在0. 2-lum之間， 這樣所述分壓溝槽的長(zhǎng)寬比將大于1000。這對(duì)于晶圓代工廠而言，在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì) 存在工藝難于控制，工藝窗口緊的問(wèn)題。因?yàn)閷?duì)于封閉環(huán)狀的分壓溝槽結(jié)構(gòu)，因其溝槽長(zhǎng)度 為毫米級(jí)別，這對(duì)于溝槽光刻版曝光顯影后的彼此相鄰的保護(hù)環(huán)溝槽之間的光刻膠層次以 及后續(xù)刻蝕后需要保留下來(lái)的硬掩膜層次，都存在晶圓傳送或清洗時(shí)會(huì)有突然倒塌(fall) 的風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種溝槽功率MOS器件， 其能夠提高M(jìn)OS器件的抗工藝缺陷能力，能夠擴(kuò)大加工窗口，加工操作方便。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述溝槽型功率MOS器件，在所述MOS器件的俯 視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的元胞區(qū)和終端保護(hù)區(qū)，所述元胞區(qū)位于半導(dǎo)體基板的 中心區(qū)，所述終端保護(hù)區(qū)位于元胞區(qū)的外圍；所述終端保護(hù)區(qū)包括分壓保護(hù)區(qū)和截止保護(hù)區(qū)；所述元胞區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞區(qū)通過(guò)元胞溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅并聯(lián)成整體；其創(chuàng)新 在于在所述MOS器件的俯視平面上，所述分壓保護(hù)區(qū)包括若干個(gè)互相獨(dú)立且均勻分布 的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù)單元環(huán)繞在元胞區(qū)外圈，相鄰分壓保護(hù)單元間利用第二導(dǎo) 電類型層相隔離；在所述MOS器件的截面上，所述分壓保護(hù)單元采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述分壓溝槽位于 第二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層，所述分壓溝槽內(nèi) 壁生長(zhǎng)有絕緣氧化層，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層的分壓溝槽內(nèi)填充有導(dǎo)電多晶硅；半導(dǎo)體基板 對(duì)應(yīng)于分壓保護(hù)區(qū)的表面均覆蓋有絕緣介質(zhì)層；所述絕緣介質(zhì)層封閉分壓溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多 晶硅，在分壓溝槽內(nèi)形成浮置狀態(tài)的導(dǎo)電多晶硅；在所述MOS器件的截面上，所述分壓溝槽 兩側(cè)的第二導(dǎo)電類型層均為零電位，所述第二導(dǎo)電類型層位于第一導(dǎo)電類型外延層上部。在所述MOS器件的截面上，所述截止保護(hù)區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述截止溝槽位于第 二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層；所述截止溝槽內(nèi)壁 生長(zhǎng)有絕緣氧化層，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層截止溝槽內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅；所述截止保護(hù)區(qū) 對(duì)應(yīng)于截止溝槽槽口外的其余由絕緣介質(zhì)層覆蓋；所述截止溝槽的外側(cè)上部為帶有第一導(dǎo) 電類型注入?yún)^(qū)的第二導(dǎo)電類型層；所述截止溝槽的對(duì)應(yīng)于槽口上部設(shè)有第二歐姆接觸孔； 截止溝槽外側(cè)設(shè)有第三歐姆接觸孔，所述第三歐姆接觸孔從絕緣介質(zhì)層的表面延伸至第二 導(dǎo)電類型層，第三歐姆接觸孔遠(yuǎn)離元胞區(qū)與分壓保護(hù)區(qū)；所述第二歐姆接觸孔與第三歐姆 接觸孔內(nèi)均填充有第三金屬，所述第三金屬填充在第二歐姆接觸孔及第三歐姆接觸孔內(nèi)， 并覆蓋在截止保護(hù)區(qū)上；所述第三金屬將截止溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅及截止溝槽外側(cè)的第二 導(dǎo)電類型層連接成等電位；在所述MOS器件的俯視平面上，所述截止保護(hù)區(qū)內(nèi)的截止溝槽 為封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述截止溝槽環(huán)繞在元胞區(qū)和分壓保護(hù)區(qū)的外圍。在所述MOS器件的俯視平面上，所述分壓保護(hù)單元為正方形、長(zhǎng)方形或者多邊形。 在所述MOS器件的截面上，所述元胞區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述元胞溝槽位于第二導(dǎo)電類型層， 深度伸入第二導(dǎo)電類型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層；所述元胞溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕緣氧化 層，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層的元胞溝槽內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅；元胞溝槽的槽口由絕緣介質(zhì)層 覆蓋，相鄰元胞溝槽間的外壁側(cè)上方均設(shè)置第一導(dǎo)電類型注入層；元胞區(qū)內(nèi)元胞溝槽通過(guò) 元胞溝槽內(nèi)的第一電極并聯(lián)成整體；所述元胞溝槽的兩側(cè)均設(shè)有第一歐姆接觸孔，所述第 一歐姆接觸孔從絕緣介質(zhì)層的表面延伸到第二導(dǎo)電類型層內(nèi)；所述第一歐姆接觸孔內(nèi)填充 有源極金屬；所述源極金屬填充在第一歐姆接觸孔內(nèi)并覆蓋在元胞區(qū)上，形成MOS器件的 源極端；所述第一歐姆接觸孔內(nèi)源極金屬將元胞溝槽兩側(cè)的第二導(dǎo)電類型層連接成等電 位。所述“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”兩者中，對(duì)于N型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，第一導(dǎo) 電類型指N型，第二導(dǎo)電類型為P型；對(duì)于P型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類 型所指的類型與N型MOS場(chǎng)效應(yīng)管正好相反。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、所述分壓保護(hù)區(qū)包括若干互相獨(dú)立的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù)單元采用溝 槽結(jié)構(gòu)，相鄰分壓保護(hù)單元間利用第二導(dǎo)電類型層相隔離，避免了封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)因?yàn)榫植?缺陷導(dǎo)致整個(gè)環(huán)失效的抗工藝缺陷能力弱的問(wèn)題；同時(shí)也降低了分壓溝槽的長(zhǎng)寬比，擴(kuò)大了加工過(guò)程中的工藝窗口，加工方便。2、所述分壓保護(hù)區(qū)包括若干互相獨(dú)立的分壓保護(hù)單元，相鄰分壓保護(hù)單元間的第 二導(dǎo)電類型層通過(guò)源極金屬與元胞區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型層連接成零電位。當(dāng)MOS器件反 向偏置時(shí)，由多個(gè)交錯(cuò)排列的分壓保護(hù)單元組成的分壓保護(hù)區(qū)能夠包圍元胞區(qū)發(fā)出的電勢(shì) 線，所述分壓保護(hù)單元增加了分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)吸收電勢(shì)線的表面積，即增大了分壓保護(hù)單元 用于分擔(dān)元胞區(qū)電勢(shì)線的溝槽側(cè)壁面積，故能夠多方位等電勢(shì)均勻的承擔(dān)部分從元胞區(qū)發(fā) 出的電勢(shì)線。

圖1為現(xiàn)有溝槽功率MOS器件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2為本實(shí)用新型MOS器件結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3為圖2的E-E向剖視圖。圖4為圖2的F-F向剖視圖。圖5 圖10為本實(shí)用新型具體實(shí)施工藝步驟的剖視圖，其中圖5為半導(dǎo)體基板的剖視圖。圖6為在溝槽內(nèi)壁形成導(dǎo)電多晶硅后的剖視圖。圖7為在第一導(dǎo)電類型外延層上部形成第二導(dǎo)電類型層后的剖視圖。圖8為形成第一導(dǎo)電類型注入層后的剖視圖。圖9為形成接觸孔后的剖視圖。圖10為形成第一金屬和第二金屬層后的剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2 圖10所示以N型MOS器件為例，本實(shí)用新型包括元胞區(qū)A、柵電極弓|線 終端區(qū)B、分壓保護(hù)區(qū)C、截止保護(hù)區(qū)D、N+襯底1、N型外延層2、元胞溝槽3、絕緣氧化層4、 導(dǎo)電多晶硅5、P阱層6、N+注入層7、第一介質(zhì)層8、第二介質(zhì)層9、第一歐姆接觸孔10、源 極金屬11、第二金屬層12、分壓溝槽13、截止溝槽14、第二歐姆接觸孔15、第三歐姆接觸孔 16、柵極金屬17及第三金屬18。如圖2所示，為本實(shí)用新型MOS器件的俯視圖。如圖2所示所述半導(dǎo)體基板的中 心區(qū)設(shè)有元胞區(qū)A，所述元胞區(qū)A的外圈設(shè)有終端保護(hù)結(jié)構(gòu)。所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括位于 其內(nèi)圈的分壓保護(hù)區(qū)C和外圈的截止保護(hù)區(qū)D，所述元胞區(qū)A與分壓保護(hù)區(qū)C間設(shè)置柵電 極引線終端區(qū)B。所述分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)包括若干交錯(cuò)排列的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù) 單元的俯視平面為正方形、長(zhǎng)方形或多邊形結(jié)構(gòu)；所述分壓保護(hù)單元的正方形、長(zhǎng)方形或多 邊形結(jié)構(gòu)的每個(gè)表面均能夠承擔(dān)部分從元胞區(qū)A發(fā)出的電勢(shì)線。所述分壓保護(hù)單元間隔分 布，相鄰分壓保護(hù)單元間利用P阱層6相隔離，形成結(jié)構(gòu)上非封閉的分壓環(huán)，所述分壓保護(hù) 單元環(huán)繞在元胞區(qū)A的外圈。所述多個(gè)交錯(cuò)排列的分壓保護(hù)單元能夠包圍元胞區(qū)A發(fā)出的 電勢(shì)線，且能夠利用其周邊多個(gè)側(cè)面多方位等電勢(shì)均勻的吸收部分從元胞區(qū)A發(fā)出的電勢(shì) 線，形成有效的分壓保護(hù)區(qū)。所述截止保護(hù)區(qū)D位于分壓保護(hù)區(qū)C的外圈。所述柵電極引 線終端區(qū)域B用于形成MOS器件的柵電極，所述元胞區(qū)A形成MOS器件的源極端。元胞區(qū)A通過(guò)位于元胞溝槽3內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅5并聯(lián)成整體。如圖3、圖4和圖10所示所述半導(dǎo)體基板包括N+襯底1和N型外延層2，所述N 型外延層2鄰接N+襯底1。所述半導(dǎo)體基板包括兩個(gè)相對(duì)主面，所述半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于N 型外延層2的表面為第一主面，半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于N+襯底1的表面為第二主面，所述第一 主面與第二主面的位置相對(duì)應(yīng)。在所述MOS器件的截面上，所述分壓保護(hù)區(qū)C內(nèi)分壓保護(hù)單元采用溝槽結(jié)構(gòu)。為 了能夠清晰的表達(dá)分壓保護(hù)區(qū)C的結(jié)構(gòu)，用虛線表示出了分壓保護(hù)單元采用分壓溝槽13的 結(jié)構(gòu)示意圖。所述分壓溝槽13位于P阱層6，深度伸入P阱層下方的N型外延層2。所述 分壓溝槽13內(nèi)生長(zhǎng)有絕緣氧化層4，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層4的分壓溝槽內(nèi)淀積導(dǎo)電多晶硅 5。所述分壓保護(hù)區(qū)C由絕緣介質(zhì)層覆蓋，所述絕緣介質(zhì)層包括第一介質(zhì)層8及第二介質(zhì)層 9。所述分壓溝槽13間隔分布，縮小了分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)分壓溝槽13的長(zhǎng)寬比，為擴(kuò)大加 工MOS器件的工藝窗口提供了可能。所述分壓溝槽13間的P阱層6通過(guò)填充在第一歐姆 接觸孔10內(nèi)的源極金屬11與元胞區(qū)A內(nèi)的P阱層6連接成零電位。在所述MOS器件的截面上，所述元胞區(qū)A采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述元胞區(qū)A通過(guò)元胞溝 槽3內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅5并聯(lián)成整體。所述元胞溝槽3位于P阱層6，深度伸入P阱層6下方 的N型外延層2 ；所述P阱層6位于N型外延層2的上部。所述元胞溝槽3的內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕 緣柵氧化層4，在所述生長(zhǎng)有絕緣柵氧化層4的元胞溝槽3內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅5，形成第 一電極。所述相鄰元胞溝槽3外壁的側(cè)上方設(shè)有N+注入層7，所述N+注入層7鄰接元胞溝 槽3的槽口。元胞溝槽3的槽口覆蓋有絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層包括第一介質(zhì)層8與第 二介質(zhì)層9，所述絕緣介質(zhì)層為硅玻璃(USG)或硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。元 胞溝槽3的兩側(cè)均設(shè)置第一歐姆接觸孔10，所述第一歐姆接觸孔10內(nèi)填充有源極金屬11 ； 所述源極金屬11填充在第一歐姆接觸孔10內(nèi)，并覆蓋在元胞區(qū)A上。所述源極金屬11與 第一歐姆接觸孔10將元胞溝槽3兩側(cè)的P阱層6連接成等電位。所述相鄰元胞溝槽3間 的第一歐姆接觸孔10均與N+注入層7相連接。所述上淀積引線終端區(qū)域B上覆蓋有柵極 金屬17，所述柵極金屬17位于源極金屬11的外圈，用于形成MOS器件的柵電極。在所述MOS器件的截面上，所述截止保護(hù)區(qū)D采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述截止溝槽14位 于P阱層6，深度伸入P阱層6下方的N型外延層2 ；所述截止溝槽14內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕緣柵氧 化層4，截止溝槽14內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅5 ；所述截止保護(hù)區(qū)D對(duì)應(yīng)于截止溝槽14槽口外 的其余由第一介質(zhì)層8及第二介質(zhì)層9覆蓋；所述截止溝槽14的外側(cè)上部為帶有N+注入 區(qū)7的P阱層6 ；所述截止溝槽14的上部設(shè)有第二接歐姆觸孔15 ；截止溝槽14外側(cè)設(shè)有第 三歐姆接觸孔16，所述第二歐姆接觸孔15與第三歐姆接觸孔16內(nèi)均填充有第三金屬18， 所述第三金屬18填充在第二歐姆接觸孔15及第三歐姆接觸孔16內(nèi)，并覆蓋在截止保護(hù)區(qū) D上；所述第三金屬18將截止溝槽14內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅5及截止溝槽14外側(cè)的P阱層6連 接成等電位。所述半導(dǎo)體基板的N+襯底1上設(shè)有第二金屬12，所述第二金屬12與N+襯底1歐 姆接觸。所述第二金屬12上設(shè)置漏極端。上述MOS器件的結(jié)構(gòu)，通過(guò)下述工藝步驟實(shí)現(xiàn)a、提供具有兩個(gè)相對(duì)主面的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體基板，所述兩個(gè)相對(duì)主面包括第 一主面與第二主面；所述半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于N+襯底1的底面為第二主面，半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于N型外延層2的上表面為第一主面，如圖5所示；b、在上述第一主面上，淀積硬掩膜層；所述硬掩膜層可以采用LPTEOS (低壓化學(xué) 氣相沉積四乙酯原硅酸鹽)、熱氧化二氧化硅加化學(xué)氣相沉積二氧化硅或熱二氧化硅加氮 化硅，其后通過(guò)光刻和各向異性刻蝕形成硬掩膜；C、選擇性的掩蔽和刻蝕硬掩膜層，形成溝槽刻蝕的硬掩膜，并在第一主面上刻蝕 形成溝槽，同時(shí)得到元胞溝槽3、分壓溝槽13及截止溝槽14 ；所述溝槽刻蝕采用等離子各項(xiàng) 異性刻蝕，形成近乎垂直的溝槽側(cè)壁(溝槽側(cè)壁與半導(dǎo)體基板的角度不小于88度)，溝槽深 度需要考慮器件特性參數(shù)的需要，所述溝槽深度通常為0. 2 μ m 1 μ m ；d、去除所述第一主面上的硬掩膜層；e、在所述元胞溝槽、分壓溝槽及截止溝槽內(nèi)壁上生長(zhǎng)絕緣氧化層；所述絕緣氧化 層4可以采用高溫爐管生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積或高溫爐管生長(zhǎng)與化學(xué)氣相沉積相結(jié)合的方法 同時(shí)生長(zhǎng)在元胞溝槽3、分壓溝槽13及截止溝槽14的內(nèi)壁上；f、在對(duì)應(yīng)于生長(zhǎng)有絕緣氧化層4的元胞溝槽3、分壓溝槽13及截止溝槽14內(nèi)淀積 導(dǎo)電多晶硅5，所述導(dǎo)電多晶硅5為爐管生長(zhǎng)或化學(xué)氣相沉積重?fù)诫s多晶硅；g、刻蝕第一主面上的導(dǎo)電多晶硅5，同時(shí)得到元胞溝槽3、分壓溝槽13及截止溝槽 14內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅5，如圖6所示；h、在上述第一主面上注入P型雜質(zhì)離子，通過(guò)高溫推結(jié)在半導(dǎo)體基板上部形成元 胞區(qū)A、分壓保護(hù)區(qū)C及截止保護(hù)區(qū)D相對(duì)應(yīng)的P阱層6 ；所述P阱層6位于對(duì)應(yīng)于元胞溝 槽3、分壓溝槽13及截止溝槽14槽底的上方；所述注入P型雜質(zhì)離子通常為硼離子，如圖7 所示；i、在所述第一主面上，進(jìn)行源區(qū)光刻，并注入高濃度的N型雜質(zhì)離子，并通過(guò)退火 得到位于元胞區(qū)A與截止保護(hù)區(qū)D相對(duì)應(yīng)的N+注入層7，如圖8所示；j、在所述第一主面上，淀積絕緣介質(zhì)層；所述絕緣介質(zhì)層為硅玻璃(USG)或硼磷 硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)；所述絕緣介質(zhì)層包括第一介質(zhì)層8和第二介質(zhì)層9 ；k、在所述淀積有絕緣介質(zhì)層的第一主面上，進(jìn)行孔光刻和刻蝕，形成對(duì)應(yīng)的接觸 孔，所述接觸孔內(nèi)注入高濃度的P型雜質(zhì)離子，同時(shí)得到第一歐姆接觸孔10、第二歐姆接觸 孔15及第三歐姆接觸孔16，如圖9所示1、在上述第一主面上淀積第一金屬，通過(guò)選擇性的掩蔽和刻蝕第一金屬，同時(shí)得 到源極金屬11、柵極金屬17和第三金屬18 ；所述源極金屬11填充在第一歐姆接觸孔內(nèi)10， 源極金屬11將元胞溝槽3兩側(cè)的P阱層6連接成等電位；所述第三金屬18填充在第二歐 姆接觸孔15及第三歐姆接觸孔內(nèi)16 ；所述第三金屬18將截止溝槽14內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅5及 截止溝槽14外側(cè)的P阱層6連接成等電位；所述源極金屬11形成MOS器件的源極端，柵極 金屬17形成MOS器件的柵極端；m、在所述半導(dǎo)體基板的第二主面上淀積形成第二金屬層12 ；所述第二金屬層12 與半導(dǎo)體基板的N+襯底1歐姆接觸，形成MOS器件的漏極端；如圖10所示。本實(shí)用新型所述分壓保護(hù)區(qū)C包括多個(gè)交錯(cuò)排列的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù) 單元采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述相鄰分壓溝槽13間的P阱層6通過(guò)源極金屬11與元胞區(qū)A內(nèi)的P 阱層6連接成零電位。所述分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)的溝槽能夠包圍元胞區(qū)發(fā)出的電勢(shì)線，且能夠多 方位等電勢(shì)均勻的分擔(dān)掉部分從元胞區(qū)發(fā)出的電勢(shì)線。所述分壓保護(hù)區(qū)C采用交錯(cuò)排列分布的分壓保護(hù)單元結(jié)構(gòu)，相鄰分壓溝槽13間利用P阱層6層相隔離，避免了封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu) 因?yàn)榫植咳毕輰?dǎo)致整個(gè)環(huán)失效的抗工藝缺陷能力弱的問(wèn)題；同時(shí)也降低了分壓溝槽的長(zhǎng)寬 比，擴(kuò)大了加工過(guò)程中的工藝窗口，加工方便。
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權(quán)利要求一種溝槽型功率MOS器件，在所述MOS器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的元胞區(qū)和終端保護(hù)區(qū)，所述元胞區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，所述終端保護(hù)區(qū)位于元胞區(qū)的外圍；所述終端保護(hù)區(qū)包括分壓保護(hù)區(qū)和截止保護(hù)區(qū)；所述元胞區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞區(qū)通過(guò)元胞溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅并聯(lián)成整體；其特征是在所述MOS器件的俯視平面上，所述分壓保護(hù)區(qū)包括若干個(gè)互相獨(dú)立且均勻分布的分壓保護(hù)單元，所述分壓保護(hù)單元環(huán)繞在元胞區(qū)外圈，相鄰分壓保護(hù)單元間利用第二導(dǎo)電類型層相隔離；在所述MOS器件的截面上，所述分壓保護(hù)單元采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述分壓溝槽位于第二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層，所述分壓溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕緣氧化層，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層的分壓溝槽內(nèi)填充有導(dǎo)電多晶硅；半導(dǎo)體基板對(duì)應(yīng)于分壓保護(hù)區(qū)的表面均覆蓋有絕緣介質(zhì)層；所述絕緣介質(zhì)層封閉分壓溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅，在分壓溝槽內(nèi)形成浮置狀態(tài)的導(dǎo)電多晶硅；在所述MOS器件的截面上，所述分壓溝槽兩側(cè)的第二導(dǎo)電類型層均為零電位，所述第二導(dǎo)電類型層位于第一導(dǎo)電類型外延層上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽型功率MOS器件，其特征是在所述MOS器件的截面上， 所述截止保護(hù)區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述截止溝槽位于第二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類 型層下方的第一導(dǎo)電類型外延層；所述截止溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕緣氧化層，在生長(zhǎng)有絕緣氧 化層截止溝槽內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅；所述截止保護(hù)區(qū)對(duì)應(yīng)于截止溝槽槽口外的其余由絕緣 介質(zhì)層覆蓋；所述截止溝槽的外側(cè)上部為帶有第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)的第二導(dǎo)電類型層；所 述截止溝槽的對(duì)應(yīng)于槽口上部設(shè)有第二歐姆接觸孔；截止溝槽外側(cè)設(shè)有第三歐姆接觸孔， 所述第三歐姆接觸孔從絕緣介質(zhì)層的表面延伸至第二導(dǎo)電類型層，第三歐姆接觸孔遠(yuǎn)離元 胞區(qū)與分壓保護(hù)區(qū)；所述第二歐姆接觸孔與第三歐姆接觸孔內(nèi)均填充有第三金屬，所述第 三金屬填充在第二歐姆接觸孔及第三歐姆接觸孔內(nèi)，并覆蓋在截止保護(hù)區(qū)上；所述第三金 屬將截止溝槽內(nèi)的導(dǎo)電多晶硅及截止溝槽外側(cè)的第二導(dǎo)電類型層連接成等電位；在所述MOS器件的俯視平面上，所述截止保護(hù)區(qū)內(nèi)的截止溝槽為封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述 截止溝槽環(huán)繞在元胞區(qū)和分壓保護(hù)區(qū)的外圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率MOS器件，其特征是在所述MOS器件的俯視平面 上，所述分壓保護(hù)單元為正方形、長(zhǎng)方形或者多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽功率MOS器件，其特征是在所述MOS器件的截面上，所 述元胞區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述元胞溝槽位于第二導(dǎo)電類型層，深度伸入第二導(dǎo)電類型層下 方的第一導(dǎo)電類型外延層；所述元胞溝槽內(nèi)壁生長(zhǎng)有絕緣氧化層，在生長(zhǎng)有絕緣氧化層的 元胞溝槽內(nèi)淀積有導(dǎo)電多晶硅；元胞溝槽的槽口由絕緣介質(zhì)層覆蓋，相鄰元胞溝槽間的外 壁側(cè)上方均設(shè)置第一導(dǎo)電類型注入層；元胞區(qū)內(nèi)元胞溝槽通過(guò)元胞溝槽內(nèi)的第一電極并聯(lián) 成整體；所述元胞溝槽的兩側(cè)均設(shè)有第一歐姆接觸孔，所述第一歐姆接觸孔從絕緣介質(zhì)層 的表面延伸到第二導(dǎo)電類型層內(nèi)；所述第一歐姆接觸孔內(nèi)填充有源極金屬；所述源極金屬 填充在第一歐姆接觸孔內(nèi)并覆蓋在元胞區(qū)上，形成MOS器件的源極端；所述第一歐姆接觸 孔內(nèi)源極金屬將元胞溝槽兩側(cè)的第二導(dǎo)電類型層連接成等電位。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種溝槽功率MOS器件。分壓保護(hù)區(qū)包括若干互相獨(dú)立的分壓保護(hù)單元，且采用溝槽結(jié)構(gòu)，并利用第二導(dǎo)電類型層相隔離，避免了封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)因?yàn)榫植咳毕輰?dǎo)致整個(gè)分壓環(huán)失效，抗工藝缺陷能力弱的問(wèn)題；同時(shí)也相對(duì)降低了環(huán)狀封閉分壓溝槽的長(zhǎng)寬比，擴(kuò)大了加工過(guò)程中的工藝窗口，加工方便。相鄰分壓保護(hù)單元間的第二導(dǎo)電類型層通過(guò)源極金屬與元胞區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型層連接成零電位。當(dāng)MOS器件反向偏置時(shí)，分壓保護(hù)單元組成的分壓保護(hù)區(qū)能夠包圍元胞區(qū)發(fā)出的電勢(shì)線，分壓保護(hù)單元增加了分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)吸收電勢(shì)線的表面積，即增大了分壓保護(hù)單元用于分擔(dān)元胞區(qū)電勢(shì)線的溝槽側(cè)壁面積，能夠多方位、等電勢(shì)均勻的承擔(dān)從元胞區(qū)發(fā)出的電勢(shì)線。
文檔編號(hào)H01L21/336GK201673909SQ201020178249
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者丁磊, 冷德武, 葉鵬, 朱袁正 申請(qǐng)人:無(wú)錫新潔能功率半導(dǎo)體有限公司