高壓mosfet的結(jié)構(gòu)和處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓MOSFET的結(jié)構(gòu)和處理方法，其是一種設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體功率器件。該半導(dǎo)體功率器件包括形成在半導(dǎo)體襯底頂部的多個(gè)溝槽，穿過(guò)半導(dǎo)體襯底沿軸向水平延伸，每個(gè)溝槽都含有一個(gè)非線性部分，包括一個(gè)垂直于溝槽軸向的側(cè)壁，該半導(dǎo)體功率器件從頂面開(kāi)始垂直向下延伸到溝槽底面。該半導(dǎo)體功率器件還包括一個(gè)設(shè)置在溝槽底面下方的溝槽底部摻雜區(qū)，以及一個(gè)沿垂直側(cè)壁設(shè)置的側(cè)壁摻雜區(qū)，其中側(cè)壁摻雜區(qū)沿溝槽的垂直側(cè)壁向下垂直延伸，以觸及溝槽底部摻雜區(qū)，拾取溝槽底部摻雜區(qū)到半導(dǎo)體襯底的頂面。
【專利說(shuō)明】高壓MOSFET的結(jié)構(gòu)和處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體功率器件的結(jié)構(gòu)和制備工藝。更確切的說(shuō)，本發(fā)明涉及改 良型高壓（HV)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)性配置和制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 制備高壓（HV) MOSFET器件的傳統(tǒng)技術(shù)，由于存在各種取舍，進(jìn)一步提高器件性能 的話，仍然面臨許多困難和局限。在垂直半導(dǎo)體功率器件中，性能屬性之一的漏源電阻（即 導(dǎo)通狀態(tài)電阻，常用RdsA表示，即RdsX有源區(qū)面積)與功率器件可承受的擊穿電壓之間存 在取舍關(guān)系。為解決這些性能取舍所帶來(lái)的困難與局限，我們已研究了多種器件結(jié)構(gòu)。為 此還專門研發(fā)了特殊P-合成（PC0M)結(jié)構(gòu)。確切地說(shuō)，帶有PC0M結(jié)構(gòu)的高壓（HV) MOSFET 器件包括包圍著屏蔽溝槽側(cè)壁的P-型摻雜區(qū)，以便在半導(dǎo)體襯底頂面上的P-型本體區(qū)和 屏蔽溝槽下方的P-型摻雜區(qū)之間形成連接。為了在溝槽側(cè)壁周圍形成側(cè)壁摻雜區(qū)，傳統(tǒng)方 法采用帶有注入開(kāi)口的附加的注入掩膜，在屏蔽溝槽所選位置處的溝槽側(cè)壁上進(jìn)行注入工 藝。另外，為確保摻雜離子注入到溝槽側(cè)壁的底部，必須注入高能量的摻雜離子。需要使用 附加掩膜以及高能摻雜離子工藝，這些都增加了制備成本。此外，溝槽側(cè)壁底部的高能注入 以及擴(kuò)散工藝，通常不易于控制摻雜區(qū)的形成。這些制備工藝的不確定性導(dǎo)致器件性能劇 烈變化，不便于精確控制制備質(zhì)量。
[0003] 圖1A表示傳統(tǒng)工藝中所用的注入掩膜100的俯視圖，圖1B和1C表示沿圖1A的 線1-Γ和2-2'，利用傳統(tǒng)的工藝制備高壓（HV)MOSFET器件結(jié)構(gòu)的兩個(gè)剖面圖。如圖1A所 示，注入開(kāi)口 11位于溝槽12所選區(qū)域上。為了制備能夠承受高功率操作的MOSFET器件， 要形成PC0M (P-合成)結(jié)構(gòu)。在該P(yáng)C0M MOSFET結(jié)構(gòu)中，通過(guò)注入開(kāi)口 11，在P-型本體區(qū) 13下方的那部分區(qū)域16中，形成專用的摻雜區(qū)，從而如圖1C所示，將P-型本體區(qū)和溝槽 12下方的P-型摻雜區(qū)15連接起來(lái)。同時(shí)，在其他區(qū)域中，通過(guò)注入掩膜100,防止在本體 區(qū)下方注入形成摻雜區(qū)。圖1A所示的注入掩膜防止通過(guò)1-Γ周圍區(qū)域中的溝槽側(cè)壁，注 入摻雜物。圖1B表示一種沒(méi)有摻雜區(qū)包圍著溝槽側(cè)壁的結(jié)構(gòu)，連接溝槽底部下方的本體區(qū) 和摻雜區(qū)。如圖1B-1C所示，高壓（HV)MOSFET器件還包括一個(gè)平面柵極17,形成在半導(dǎo)體 襯底上方，以及一個(gè)源極18和一個(gè)P++接頭19,形成在P-型本體區(qū)13頂部。
[0004] 如圖1A至1C所示的傳統(tǒng)制備工藝需要額外的注入掩膜。另外，需要高能注入 P-型摻雜物，例如在Mev區(qū)中的P-型摻雜注入物，如圖1C所示，在溝槽側(cè)壁周圍的本體區(qū) 下方形成摻雜區(qū)。額外掩膜和高能注入的要求，增加了制備成本。
[0005] 因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，必須改善功率器件的制備方法，尤其是帶有 PC0M結(jié)構(gòu)的器件，才能解決上述技術(shù)局限。本發(fā)明的目的在于提出新型、改良的制備方法和 器件結(jié)構(gòu)，使之不再需要額外的注入掩膜和高能注入，從而克服上述困難與局限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的一個(gè)方面在于，提出了一種新型、改良的制備方法，無(wú)需額外的注 入掩膜和高能摻雜注入，就能實(shí)現(xiàn)溝槽側(cè)壁p-型摻雜區(qū)的注入，從而降低制備成本，并解 決上述局限與困難。
[0007] 確切地說(shuō)，本發(fā)明的一方面在于，注入工藝?yán)昧藴喜劢K點(diǎn)處側(cè)壁的特殊結(jié)構(gòu)，垂 直于溝槽縱向的側(cè)壁裸露出來(lái)，打開(kāi)空間作為溝槽的一部分。由于無(wú)需穿透半導(dǎo)體襯底，僅 通過(guò)溝槽的開(kāi)口空間，就能發(fā)射摻雜離子，因此，通過(guò)該終點(diǎn)溝槽，可以進(jìn)行P-型摻雜區(qū)注 入，無(wú)需使用高能摻雜離子，就能觸及形成在溝槽底部的底部P-型摻雜區(qū)。連接形成在半 導(dǎo)體襯底頂面上的p-型本體區(qū)和溝槽底部p-型摻雜區(qū)的PC0M摻雜區(qū)，僅僅形成在溝槽終 點(diǎn)的側(cè)壁處。與傳統(tǒng)方法相比，無(wú)需高能摻雜注入，節(jié)省了成本。
[0008] 另外，本發(fā)明的一個(gè)方面在于，注入工藝?yán)昧藴喜蹚澢帨喜蹅?cè)壁的特殊結(jié)構(gòu)， 在溝槽彎曲處，垂直于溝槽縱向的側(cè)壁裸露出來(lái)，打開(kāi)空間作為溝槽的一部分。另外，本發(fā) 明的一個(gè)方面在于，注入工藝?yán)昧藴喜郯伎谔帨喜蹅?cè)壁的特殊結(jié)構(gòu)，在溝槽凹口處，垂直 于溝槽縱向的側(cè)壁裸露出來(lái)，打開(kāi)空間作為溝槽的一部分。由于無(wú)需穿透半導(dǎo)體襯底，僅通 過(guò)溝槽的開(kāi)口空間，就能發(fā)射摻雜離子，因此，通過(guò)該側(cè)壁，就可以進(jìn)行P-型摻雜區(qū)注入， 無(wú)需使用高能摻雜離子，就能觸及形成在溝槽底部的底部P-型摻雜區(qū)。
[0009] 本發(fā)明的另一方面在于，在溝槽終點(diǎn)、溝槽彎曲和溝槽凹口處的溝槽側(cè)壁上方，沿 溝槽的縱向通過(guò)打開(kāi)空間，進(jìn)行側(cè)壁摻雜注入，可以較好地控制注入工藝。更精確地控制器 件性能參數(shù)，并且減少高能摻雜注入所帶來(lái)的不確定性導(dǎo)致的制備工藝變化。
[0010] 在一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明提出了一種設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體功率器 件。該半導(dǎo)體功率器件包括多個(gè)屏蔽溝槽，形成在半導(dǎo)體襯底的頂部，每個(gè)屏蔽溝槽都有 一個(gè)溝槽終點(diǎn)，終點(diǎn)側(cè)壁垂直于溝槽的縱向方向，并且從頂面開(kāi)始垂直向下延伸到溝槽底 面。該半導(dǎo)體功率器件還包括一個(gè)溝槽底部P-型摻雜區(qū)，設(shè)置在溝槽底面下方，以及一個(gè) 側(cè)壁P-型摻雜區(qū)，沿終點(diǎn)側(cè)壁設(shè)置，其中側(cè)壁P-型摻雜區(qū)沿溝槽的終點(diǎn)側(cè)壁垂直向下延 伸，以觸及溝槽底部P-型摻雜區(qū)，并將溝槽底部P-型摻雜區(qū)連接到形成在半導(dǎo)體襯底頂面 的P-型本體區(qū)。
[0011] 在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明提出了一種設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體功率器 件。該半導(dǎo)體功率器件包括多個(gè)屏蔽溝槽，形成在半導(dǎo)體襯底的頂部，每個(gè)屏蔽溝槽在預(yù)定 區(qū)域中都有多個(gè)微小彎曲，溝槽側(cè)壁垂直于溝槽的縱向方向，并從頂面開(kāi)始垂直延伸到溝 槽底面。該半導(dǎo)體功率器件還包括一個(gè)溝槽底部P-型摻雜區(qū)，設(shè)置在溝槽底面下方，以及 一個(gè)側(cè)壁P-型摻雜區(qū)，沿彎曲側(cè)壁設(shè)置，其中側(cè)壁P-型摻雜區(qū)沿溝槽的彎曲側(cè)壁垂直向下 延伸，以觸及溝槽底部P-型摻雜區(qū)，并將溝槽底部P-型摻雜區(qū)連接到形成在半導(dǎo)體襯底頂 面的P-型本體區(qū)。
[0012] 在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明提出了一種設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體功率器 件。該半導(dǎo)體功率器件包括多個(gè)屏蔽溝槽，形成在半導(dǎo)體襯底的頂部，每個(gè)屏蔽溝槽在預(yù)定 區(qū)域中都有多個(gè)微小凹口，溝槽側(cè)壁垂直于溝槽的縱向方向，并從頂面開(kāi)始垂直延伸到溝 槽底面。該半導(dǎo)體功率器件還包括一個(gè)溝槽底部P-型摻雜區(qū)，設(shè)置在溝槽底面下方，以及 一個(gè)側(cè)壁P-型摻雜區(qū)，沿凹口側(cè)壁設(shè)置，其中側(cè)壁P-型摻雜區(qū)沿溝槽的凹口側(cè)壁垂直向下 延伸，以觸及溝槽底部P-型摻雜區(qū)，并將溝槽底部P-型摻雜區(qū)連接到形成在半導(dǎo)體襯底頂 面的P-型本體區(qū)。
[0013] 在一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明還提出了 一種用于在半導(dǎo)體襯底上制備半導(dǎo)體功率 器件的方法。該方法包括以下步驟：a)在半導(dǎo)體襯底上方使用一個(gè)硬氧化物掩膜，然后根 據(jù)預(yù)定義的溝槽結(jié)構(gòu)形成硬氧化物掩膜的圖案；b)通過(guò)帶圖案的硬掩膜刻蝕，在半導(dǎo)體襯 底的頂部形成多個(gè)溝槽，每個(gè)溝槽都有一個(gè)溝槽終點(diǎn)、一個(gè)微小彎曲或一個(gè)微小凹口，側(cè)壁 垂直于溝槽的縱向方向，并從頂面開(kāi)始垂直向下延伸到溝槽底面；c)利用垂直(零度）高能 注入在溝槽底面下方形成溝槽底部P-型摻雜區(qū)，然后去除硬掩膜；d)在溝槽的側(cè)壁和底部 的硅表面上方，生長(zhǎng)一個(gè)氧化物襯里；以及e)利用低能傾斜注入，其中沿預(yù)定的傾斜角度， 注入摻雜離子，沿垂直側(cè)壁形成側(cè)壁P-型摻雜區(qū)，側(cè)壁P-型摻雜區(qū)沿溝槽側(cè)壁垂直向下延 伸，以觸及溝槽底部P-型摻雜區(qū)，并將溝槽底部P-型摻雜區(qū)連接到形成在半導(dǎo)體襯底頂面 上的P-型本體區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，注入的摻雜離子傾斜角與側(cè)壁表面大約呈45度角。
[0014] 閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明并參照附圖之后，本發(fā)明的這些和其他的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1A表不傳統(tǒng)工藝中所用的注入掩膜的俯視圖，圖1B和1C表不穿過(guò)圖1A所不 的注入掩膜上生長(zhǎng)的溝槽，沿兩個(gè)不同的方向，PC0MP結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)視圖。
[0016] 圖2A表示半導(dǎo)體襯底上傳統(tǒng)的溝槽結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0017] 圖2B、2C-l、2C-2、2D-l、2D-2、2E-l、2E-2所示的側(cè)視圖分別表示在本發(fā)明所述溝 槽的兩個(gè)不同方位上制備PC0MP結(jié)構(gòu)的工藝步驟。
[0018] 圖2F-1和2F-2所示的側(cè)視圖表示圖2E-1和2E-2所示的可選實(shí)施例。
[0019] 圖2G-1、2G-2、2H-1和2H-2所示的側(cè)視圖分別表示圖2E-1和2E-2所示的另一個(gè) 可選實(shí)施例。
[0020] 圖3A表示在本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底上，不同長(zhǎng)度溝槽的可選結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0021] 圖3B表示垂直和傾斜注入形成PC0MP結(jié)構(gòu)之后，圖3A所示半導(dǎo)體襯底的俯視圖。
[0022] 圖4A表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在半導(dǎo)體襯底上溝槽的一個(gè)可選結(jié)構(gòu)的俯 視圖，其中溝槽具有一個(gè)含有微小彎曲的非線性部分。
[0023] 圖4B表示垂直和傾斜注入形成PC0MP結(jié)構(gòu)之后，圖4B所示半導(dǎo)體襯底的俯視圖。
[0024] 圖5A表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在半導(dǎo)體襯底上溝槽的另一個(gè)可選結(jié)構(gòu)的 俯視圖，其中溝槽具有一個(gè)含有微小凹口的非線性部分。
[0025] 圖5B表示垂直和傾斜注入形成PC0MP結(jié)構(gòu)之后，圖5A所示半導(dǎo)體襯底的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0027] 圖2A表示在半導(dǎo)體襯底上傳統(tǒng)的溝槽結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2B、2C-1、2C-2、2D_1、 2D-2、2E-1、2E-2、2F-1、2F-2、2G-1、2G-2、2H-1和2H-2所示的側(cè)視圖，分別表示在本發(fā)明的 不同實(shí)施例中，沿圖2A中的線1-Γ和線2-2'，制備PC0M結(jié)構(gòu)配置的工藝步驟。
[0028] 如圖2A所示，多個(gè)溝槽120形成在半導(dǎo)體襯底101上，每個(gè)溝槽120都具有一個(gè) 溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110。制備多個(gè)溝槽120如下所述：如圖2B所示，在半導(dǎo)體襯底上方沉積一個(gè) 氧化物硬掩膜111 ;然后，根據(jù)與如圖2A所示類似的預(yù)定義結(jié)構(gòu)，形成硬掩膜111的圖案； 然后通過(guò)帶圖案的硬掩膜111，各向異性地刻蝕掉半導(dǎo)體襯底101，形成多個(gè)溝槽120,如圖 2C-1和2C-2所示，每個(gè)溝槽120都有溝槽終點(diǎn)110。
[0029] 首先進(jìn)行垂直高能P-型摻雜注入(零度)，通過(guò)帶圖案的硬掩膜111，在溝槽120的 底面下方形成P-型摻雜區(qū)130,如圖2D-1和2D-2所示。P-型摻雜區(qū)130在溝槽底部作為 RESURF，提供最大的擊穿電壓（BV)閉鎖性能。
[0030] 如圖2E-1和2E-2所示，移除硬掩膜111，然后在襯底101的頂面上、在溝槽120的 側(cè)壁和底面上以及在終點(diǎn)側(cè)壁110處，沉積一個(gè)薄氧化層115,相同的厚度用t表示。然 后進(jìn)行低能傾斜P-型摻雜注入，例如45度角。在圖2E-1中，在襯底的頂面上、溝槽120的 底面下方，以及溝槽側(cè)壁周圍的頂部，制備P-型摻雜區(qū)140。在圖2E-2中，在溝槽120的 終點(diǎn)處的終點(diǎn)側(cè)壁110處，也進(jìn)行傾斜注入，因此沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度、在溝槽 120的底面下方以及襯底101的頂面上，制備P-型摻雜區(qū)140。獲得PC0MP結(jié)構(gòu)配置，所形 成的P-型摻雜區(qū)140沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度，溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110將P-本體區(qū)（圖 中沒(méi)有表示出)連接到底部P-型摻雜區(qū)130,無(wú)需額外的注入掩膜，并且無(wú)需高能注入。制 備工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的工藝步驟，完成整個(gè)器件。
[0031] 在圖2E-1和2E-2中，如上所述，在襯底101的頂面上以及溝槽120和終點(diǎn)側(cè)壁 110的側(cè)壁和底面上，沉積一個(gè)厚度t均勻薄氧化層115。圖2F-1和2F-2所示的側(cè)視圖與 圖2E-1和2E-2類似。在本實(shí)施例中，氧化層125'沉積在襯底101的頂面上以及溝槽120 的底面上，氧化層125'的厚度t2大于氧化層125的厚度tl，氧化層125覆蓋著溝槽120的 側(cè)壁和溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110。因此，進(jìn)行低能傾斜角注入后，如圖2F-1所示，P-型摻雜區(qū)140 僅形成在溝槽120側(cè)壁周圍的頂部。在圖2F-2中，P摻雜區(qū)140僅沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110的 整個(gè)長(zhǎng)度形成。因此，獲得PC0MP結(jié)構(gòu)配置，所形成的摻雜區(qū)140沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110的整 個(gè)長(zhǎng)度，將形成在半導(dǎo)體襯底底面的P-型本體區(qū)（圖中沒(méi)有表示出）連接到底部P-型摻雜 區(qū)130,無(wú)需額外的注入掩膜，無(wú)需高能注入。按照標(biāo)準(zhǔn)的制備過(guò)程，完成整個(gè)器件的制備。
[0032] 在一個(gè)可選實(shí)施例中，如果厚度t均勻的薄氧化層115沉積在襯底101的頂面上， 以及溝槽120和終點(diǎn)側(cè)壁110的側(cè)壁和底面上，與圖2E-1和2E-2所示類似，防止傾斜注入 穿通溝槽120底部的氧化層，在進(jìn)行傾斜注入之前，如圖2G-1和2G-2所示，先在溝槽120 的底部沉積一層犧牲材料142,沉積厚度可控。層142可以是高密度等離子（HDP)氧化物光 致抗蝕劑、TE0S等等。因此，進(jìn)行低能傾斜角注入后，如圖2G-1所示，P-型摻雜區(qū)140僅 僅形成在溝槽120側(cè)壁周圍的頂部以及半導(dǎo)體襯底101的頂面，在圖2G-2中，所形成的P 摻雜區(qū)140僅僅沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度以及半導(dǎo)體襯底101的頂面上。然后，在 用多晶硅填充溝槽120的下一個(gè)工藝步驟之前，如圖2H-1和2H-2所示，先除去犧牲材料層 142。按照標(biāo)準(zhǔn)的制備過(guò)程，完成整個(gè)器件的制備。
[0033] 圖3A-3B表示本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例。如圖3A所示，本發(fā)明所述的半導(dǎo)體襯 底101上的一個(gè)可選溝槽結(jié)構(gòu)的俯視圖，在預(yù)定區(qū)域制備溝槽終點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)溝槽120'的 長(zhǎng)度(例如使溝槽120'的長(zhǎng)度小于圖2A所示的溝槽120的長(zhǎng)度)，從而調(diào)節(jié)溝槽終點(diǎn)側(cè)壁 110'的密度以及PC0MP結(jié)構(gòu)配置的密度，因此帶有P-型摻雜區(qū)的PC0MP結(jié)構(gòu)配置沿溝槽終 點(diǎn)側(cè)壁的整個(gè)長(zhǎng)度，將形成在半導(dǎo)體襯底頂面上的P-型本體區(qū)連接到溝槽底部P-型摻雜 區(qū)，PC0MP結(jié)構(gòu)配置分布在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)區(qū)域上。圖3B表示利用上述制備PC0MP結(jié)構(gòu) 配置的注入工藝，進(jìn)行注入之后的半導(dǎo)體襯底101的俯視圖。如圖3B所示，通過(guò)溝槽硬掩 膜垂直注入P-型摻雜物，可以在溝槽120'的底面下方構(gòu)成P-型摻雜區(qū)130,在溝槽終點(diǎn)側(cè) 壁110'處傾斜注入p-型摻雜物，可以沿溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110'的整個(gè)長(zhǎng)度形成p-型摻雜區(qū) 140。根據(jù)兩個(gè)相鄰溝槽120'的兩個(gè)終點(diǎn)之間的空間，P-型摻雜區(qū)140可以合并在一起， 如圖3B所示，或者相互間隔開(kāi)（圖中沒(méi)有表示出）。
[0034] 圖4A-4B表不本發(fā)明所述的一個(gè)可選實(shí)施例。圖4A表不在本發(fā)明所述的半導(dǎo)體襯 底101上的一種可選溝槽結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖4A所示，每個(gè)溝槽200都有一個(gè)非線性部分， 由在預(yù)定區(qū)域的微小彎曲組成，從而構(gòu)成溝槽側(cè)壁220,沿與溝槽軸向不在同一直線上的方 向。在圖4A所示的彎曲210中，溝槽側(cè)壁220垂直于溝槽200的軸向。因此，側(cè)壁220的 整個(gè)垂直長(zhǎng)度裸露出來(lái)，帶有傾斜角的沿溝槽軸向入射的摻雜離子進(jìn)行傾斜離子注入。鑒 于溝槽側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度都裸露出來(lái)，因此可以用低能摻雜離子進(jìn)行傾斜離子注入，以 觸及溝槽側(cè)壁220的底部。圖4B表示利用上述制備PC0MP結(jié)構(gòu)配置的注入工藝，進(jìn)行注入 之后的半導(dǎo)體襯底101的俯視圖。如圖4B所示，通過(guò)溝槽硬掩膜垂直注入P-型摻雜物，在 溝槽200的底面下方形成P-型摻雜區(qū)130,在溝槽側(cè)壁220和溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110處的傾斜 角P-型摻雜注入，沿溝槽側(cè)壁220和終點(diǎn)側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度形成P-型摻雜區(qū)140。
[0035] 圖5A-5B表不本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例。圖5A表不在本發(fā)明所述的半導(dǎo)體襯底 101上的一個(gè)可選溝槽結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖5A所示，每個(gè)溝槽250都有一個(gè)非線性部分，由 在預(yù)定區(qū)域的微小凹口 260組成，從而構(gòu)成溝槽側(cè)壁270,沿與溝槽軸向不在同一直線上的 方向。在圖5A所示的凹口 260中，溝槽側(cè)壁270垂直于溝槽250的軸向。因此，側(cè)壁270的 整個(gè)垂直長(zhǎng)度裸露出來(lái)，帶有傾斜角的沿溝槽軸向入射的摻雜離子進(jìn)行傾斜離子注入。鑒 于溝槽側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度都裸露出來(lái)，因此可以用低能摻雜離子進(jìn)行傾斜離子注入，以 觸及溝槽側(cè)壁270的底部。圖5B表示利用上述制備PC0MP結(jié)構(gòu)配置的注入工藝，進(jìn)行注入 之后的半導(dǎo)體襯底101的俯視圖。如圖5B所示，通過(guò)溝槽硬掩膜垂直注入P-型摻雜物，在 溝槽250的底面下方形成P-型摻雜區(qū)130,在凹口 260飛溝槽側(cè)壁270和溝槽終點(diǎn)側(cè)壁110 處的傾斜角P-型摻雜注入，沿溝槽側(cè)壁220和終點(diǎn)側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度形成P-型摻雜區(qū) 140。
[0036] 一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)制備溝槽進(jìn)一步配置如圖4A、4B和5A、5B所示的可選溝槽結(jié) 構(gòu)，以便在特定區(qū)域構(gòu)成寬度可以縮小或放大的部分。在這些區(qū)域的溝槽部分形成溝槽側(cè) 壁，沿垂直于溝槽軸向的方向，從而使側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度裸露出來(lái)，使注入離子穿透?jìng)?cè)壁 的整個(gè)垂直深度，無(wú)需制備PC0MP結(jié)構(gòu)配置時(shí)的高能離子注入。另外，還可以通過(guò)制備帶有 橫向完全結(jié)構(gòu)的溝槽，配置可選溝槽結(jié)構(gòu)，從而使溝槽保持裸露出來(lái)，用于制備PC0MP結(jié)構(gòu) 配置時(shí)進(jìn)行全垂直深度注入，而無(wú)需高能離子注入。
[0037] 盡管本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，但應(yīng)理解這些說(shuō)明不應(yīng)作為本發(fā) 明的局限。領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀上述詳細(xì)說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此， 應(yīng)認(rèn)為所附的權(quán)利要求書(shū)涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍內(nèi)的全部變化和修正。
【權(quán)利要求】
1. 一種設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，其包括： 一個(gè)形成在半導(dǎo)體襯底的頂部的溝槽，穿過(guò)半導(dǎo)體襯底，沿軸向水平延伸，其中溝槽還 包括一個(gè)非線性部分，非線性部分包含沿與軸向不在同一方向延伸的非線性溝槽側(cè)壁，使 非線性溝槽側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度裸露出來(lái)，以直接接收沿軸向傾斜注入的摻雜離子，沿非 線性溝槽側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度，構(gòu)成側(cè)壁摻雜區(qū)；以及 一個(gè)設(shè)置在溝槽底面下方的溝槽底部摻雜區(qū)，側(cè)壁摻雜區(qū)沿非線性溝槽側(cè)壁向下延 伸，以觸及溝槽底部摻雜區(qū)，拾取溝槽底部摻雜區(qū)到半導(dǎo)體襯底的頂面。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：溝槽的非線性部分包括一個(gè)橫 向曲折溝槽，該橫向曲折溝槽包含垂直于軸向方向的曲折溝槽側(cè)壁。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：溝槽的非線性部分包括橫向溝 槽凹口，每個(gè)橫向溝槽凹口都有一個(gè)溝槽寬度縮小的凹口部分，包含垂直于溝槽軸向的溝 槽凹口側(cè)壁。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：溝槽墊有一個(gè)絕緣層，絕緣層覆 蓋著側(cè)壁和溝槽底部表面。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：溝槽墊有一個(gè)絕緣層，絕緣層覆 蓋著側(cè)壁和溝槽底面，其中，絕緣層覆蓋側(cè)壁和溝槽底面的厚度大致相同。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：溝槽墊有一個(gè)絕緣層，絕緣層覆 蓋著側(cè)壁和溝槽底面，其中，絕緣層覆蓋側(cè)壁的厚度小于絕緣層覆蓋溝槽底面的厚度。
7. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于：配置溝槽的非線性部分，分布在 半導(dǎo)體襯底的整個(gè)區(qū)域上的指定位置處。
8. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，該器件還包括：一個(gè)高壓MOSFET 器件。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，該器件還包括：一個(gè)高壓IGBT 器件。
10. -種用于在半導(dǎo)體襯底上制備半導(dǎo)體功率器件的方法，其特征在于，該方法包括： 在半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置一個(gè)硬掩膜，并根據(jù)預(yù)定義的溝槽結(jié)構(gòu)形成硬掩膜的圖案； 通過(guò)帶圖案的硬掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底頂部形成多個(gè)溝槽，每個(gè)溝槽都 有一個(gè)水平非線性部分，由沿與軸向不在同一方向上的非線性溝槽側(cè)壁組成； 利用垂直高能注入，在溝槽底面下方形成溝槽底部摻雜區(qū)，然后除去硬掩膜； 沉積一個(gè)絕緣層，覆蓋溝槽側(cè)壁，以及溝槽底面；并且 沿溝槽軸向進(jìn)行低能傾斜注入，以便沿非線性溝槽側(cè)壁的整個(gè)垂直長(zhǎng)度形成一個(gè)側(cè) 壁摻雜區(qū)，其中，側(cè)壁摻雜區(qū)沿非線性溝槽的整個(gè)垂直長(zhǎng)度向下延伸，以觸及溝槽底部摻雜 區(qū)，拾取溝槽底部摻雜區(qū)到半導(dǎo)體襯底的頂面。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104143572SQ201410173266
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】丁永平, 雷燮光, 馬督兒·博德, 張磊, 金鐘五, 陳軍 申請(qǐng)人:萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體股份有限公司