本公開涉及一種功率半導(dǎo)體裝置和一種制造功率半導(dǎo)體裝置的方法，具體地但不排他地，本公開涉及一種分離柵極金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)。

背景技術(shù)：

1、溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)是眾所周知的，并且在諸多應(yīng)用中使用。在溝槽mosfet中，電流從mosfet的一個(gè)表面垂直地傳導(dǎo)到mosfet的另一個(gè)表面。分離柵極溝槽mosfet具有改善的性能和效率。

2、希望生產(chǎn)mosfet裝置，該mosfet裝置具有減小的單元節(jié)距，例如具有小于1.0μm或小于800nm的單元節(jié)距，這增加了對光刻清晰度和對準(zhǔn)公差的依賴。為了減小單元節(jié)距，可能需要減小其他裝置尺寸。光刻以及接觸件到溝槽對準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)這種減小的單元節(jié)距和裝置尺寸的限制因素。

3、mosfet的源極接觸件的任何未對準(zhǔn)以及接觸件到溝槽距離的偏差迫使植入的高劑量p型摻雜劑(在一些示例中，硼)進(jìn)入到位于單元的一側(cè)上的導(dǎo)電溝道中，同時(shí)剝奪單元的另一側(cè)的p型摻雜劑。這導(dǎo)致單元的兩側(cè)之間閾值電壓(vt)的不平衡，繼而對裝置的接通電阻(ron)和耐用性兩方面具有沖擊效應(yīng)。

4、us?6,924,198?b2涉及一種具有未對準(zhǔn)的接觸件的mosfet。us?7,910,439?b2、us8,951,867b2和us?9,735,266?b2涉及不具有分離柵極結(jié)構(gòu)的mosfet。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在所附權(quán)利要求中闡述了各方面和優(yōu)選特征。

2、根據(jù)第一實(shí)施例，提供一種具有有源區(qū)的半導(dǎo)體功率裝置，所述裝置的所述有源區(qū)包括：

3、第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；

4、第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)，其設(shè)置在所述漂移區(qū)之上，其中所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反；

5、至少兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)，其與所述本體區(qū)和所述漂移區(qū)接觸，其中在橫向上相鄰的兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)由臺面區(qū)隔開；

6、第一導(dǎo)電類型的兩個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)，其位于所述臺面區(qū)中并且設(shè)置在所述本體區(qū)之上，其中相比于所述漂移區(qū)的摻雜濃度，第一導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)具有更高的摻雜濃度，并且其中所述接觸區(qū)與所述兩個(gè)相鄰的分離柵極溝槽區(qū)接觸，使得在使用中，沿著每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的一側(cè)并且在所述本體區(qū)內(nèi)形成有溝道；

7、第二導(dǎo)電類型的接觸區(qū)，其位于所述臺面區(qū)中并且設(shè)置在所述本體區(qū)之上，其中相比于所述本體區(qū)的摻雜濃度，第二導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)具有更高的摻雜濃度，并且其中第二導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)在所述臺面區(qū)內(nèi)與第一導(dǎo)電類型的所述兩個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)接觸；

8、至少兩個(gè)絕緣間隔件區(qū)，其位于第一導(dǎo)電類型的所述兩個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)之上并且與第一導(dǎo)電類型的所述兩個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)對準(zhǔn)；

9、源極接觸件，其在所述臺面區(qū)內(nèi)并且在所述至少兩個(gè)絕緣間隔件區(qū)之間從所述裝置的上表面延伸，其中所述源極接觸件與第一導(dǎo)電類型的所述兩個(gè)或更多個(gè)接觸區(qū)和第二導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)接觸。

10、所述分離柵極溝槽區(qū)改善了所述裝置的性能。所述絕緣間隔件區(qū)用于在所述臺面區(qū)內(nèi)使第一導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)和所述源極接觸件對準(zhǔn)。這改善了所述裝置的可靠性和再現(xiàn)性。

11、所述半導(dǎo)體裝置可還包括至少兩個(gè)絕緣插塞區(qū)，其位于所述分離柵極溝槽區(qū)之上并且與介電間隔件區(qū)相鄰。所述絕緣插塞區(qū)允許通過沉積絕緣層和對所述絕緣層進(jìn)行蝕刻使得蝕刻工藝在所述臺面區(qū)上停止而以簡單和可再現(xiàn)的方式形成所述絕緣間隔件區(qū)。

12、所述絕緣插塞區(qū)可由與所述絕緣間隔件區(qū)相同的材料形成。所述絕緣插塞區(qū)和所述絕緣間隔件區(qū)二者可包括氧化物。

13、所述絕緣插塞區(qū)可由與所述絕緣間隔件區(qū)不同的材料形成。所述絕緣插塞區(qū)可包括氮化物，并且所述絕緣間隔件區(qū)可包括氧化物。

14、所述所述半導(dǎo)體功率裝置可通過以下方法形成：

15、在半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)形成所述至少兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)，其中在橫向上相鄰的兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)由臺面區(qū)隔開；

16、在每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的上部區(qū)內(nèi)蝕刻出柵極導(dǎo)電區(qū)；

17、在所蝕刻的柵極導(dǎo)電區(qū)之上形成所述至少兩個(gè)絕緣插塞區(qū)，每個(gè)絕緣插塞區(qū)形成在一個(gè)分離柵極溝槽區(qū)內(nèi)；以及

18、在兩個(gè)相鄰的分離柵極溝槽區(qū)之間在所述臺面區(qū)內(nèi)對所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行蝕刻。

19、在所述臺面區(qū)內(nèi)對所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行蝕刻會留下所述絕緣插塞區(qū)。所述半導(dǎo)體區(qū)可被稱為半導(dǎo)體襯底。在一些示例中，所述半導(dǎo)體區(qū)可包括初始襯底，在所述初始襯底之上外延地生長有另外的半導(dǎo)體層。

20、所述半導(dǎo)體功率裝置可通過在所述臺面區(qū)中在第二導(dǎo)電類型的所述本體區(qū)內(nèi)蝕刻出凹槽而形成。所蝕刻的凹槽可由所述絕緣間隔件區(qū)界定。由于所蝕刻的凹槽由所述間隔件區(qū)界定，因此所蝕刻的凹槽的對準(zhǔn)高度可靠。

21、第二導(dǎo)電類型的所述接觸區(qū)可通過將第二導(dǎo)電類型的摻雜劑植入到位于所蝕刻的凹槽下方的第二導(dǎo)電類型的所述本體區(qū)中而形成。由于所蝕刻的凹槽的位置的可靠性，所述摻雜劑的植入也是高度可靠的。

22、可通過在所蝕刻的凹槽中沉積導(dǎo)電材料來形成所述源極接觸件。由于所蝕刻的凹槽的位置的可靠性，所述源極接觸件的位置也是高度可靠的。

23、所述分離柵極溝槽區(qū)可各自包括：

24、柵極導(dǎo)電區(qū)，其形成在每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的上部部分中；

25、源極導(dǎo)電區(qū)，其形成在每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的下部部分中；以及

26、絕緣層，其沿著每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的側(cè)壁、下表面以及在所述柵極導(dǎo)電區(qū)和所述源極導(dǎo)電區(qū)之間形成。

27、所述半導(dǎo)體功率裝置可還包括邊緣端接區(qū)。所述邊緣端接區(qū)可在橫向上位于所述有源區(qū)和所述半導(dǎo)體裝置的側(cè)表面之間。

28、所述邊緣端接區(qū)可包括具有一個(gè)或多個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的柵極端子。

29、所述邊緣端接區(qū)可包括具有一個(gè)或多個(gè)源極溝槽區(qū)的源極端子。

30、所述半導(dǎo)體裝置可包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)。

31、根據(jù)本公開的又一方面，提供一種制造半導(dǎo)體功率裝置的有源區(qū)的方法，所述方法包括：

32、在半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)形成至少兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)，其中在橫向上相鄰的兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)由臺面區(qū)隔開；

33、在每個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的上部區(qū)內(nèi)蝕刻出柵極導(dǎo)電區(qū)；

34、在所蝕刻的柵極導(dǎo)電區(qū)之上形成至少兩個(gè)絕緣插塞區(qū)，每個(gè)絕緣插塞區(qū)形成在一個(gè)分離柵極溝槽區(qū)內(nèi)；以及

35、在兩個(gè)相鄰的分離柵極溝槽區(qū)之間在所述臺面區(qū)內(nèi)對所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行蝕刻。

36、在所述分離柵極溝槽區(qū)內(nèi)在所蝕刻的柵極導(dǎo)電區(qū)之上形成至少兩個(gè)絕緣插塞區(qū)可包括：在所述有源區(qū)域的整個(gè)表面之上形成絕緣區(qū)；以及對所述絕緣區(qū)進(jìn)行平坦化以形成所述絕緣插塞區(qū)。

37、刻蝕出所述柵極導(dǎo)電區(qū)可包括：刻蝕出所述柵極導(dǎo)電區(qū)，使得所述柵極導(dǎo)電區(qū)的上表面基本上低于所述半導(dǎo)體區(qū)的上表面。

38、對所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行刻蝕可包括：在兩個(gè)相鄰的分離柵極溝槽區(qū)之間在所述臺面區(qū)內(nèi)對所述半導(dǎo)體區(qū)進(jìn)行刻蝕，使得所述臺面區(qū)的上表面基本上低于所述絕緣插塞區(qū)的上表面。這使得用于形成所述絕緣間隔件區(qū)的蝕刻劑工藝在所述臺面區(qū)內(nèi)在所述半導(dǎo)體區(qū)上自終止，同時(shí)留下所述絕緣間隔件。

39、所述方法還包括：在所述半導(dǎo)體區(qū)的所述經(jīng)蝕刻的臺面區(qū)之上并且與所述絕緣插塞區(qū)相鄰地形成至少兩個(gè)絕緣間隔件區(qū)；以及在所述半導(dǎo)體區(qū)的所述臺面區(qū)內(nèi)蝕刻出凹槽，其中所述凹槽由所述絕緣間隔件區(qū)界定。這確保了所蝕刻的凹槽的精確和可靠的位置。

40、形成至少兩個(gè)絕緣間隔件區(qū)可包括：在所述至少兩個(gè)絕緣插塞區(qū)和位于所述至少兩個(gè)分離柵極溝槽區(qū)之間的所述臺面區(qū)之上形成絕緣層；以及使用蝕刻工藝對所述絕緣層進(jìn)行蝕刻，所述蝕刻工藝在所述臺面區(qū)內(nèi)終止于所述半導(dǎo)體區(qū)的上表面上。

41、所述方法可還包括將第二導(dǎo)電類型的摻雜劑植入到位于所蝕刻的凹槽下方的半導(dǎo)體襯底中。

42、所述方法可還包括在所蝕刻的凹槽中沉積導(dǎo)電材料以形成源極接觸件。

43、根據(jù)本公開的又一方面，提供一種制造半導(dǎo)體功率裝置的方法，其包括：如上所述制造半導(dǎo)體功率裝置的有源區(qū)；以及同時(shí)制造邊緣端接區(qū)。

44、所述邊緣端接區(qū)可包括具有一個(gè)或多個(gè)分離柵極溝槽區(qū)的柵極端子。所述柵極端子的所述分離柵極溝槽區(qū)可在與所述有源區(qū)的所述分離柵極溝槽區(qū)相同的工藝中形成。

45、所述邊緣端接區(qū)可包括具有一個(gè)或多個(gè)源極溝槽區(qū)的源極端子。所述源極端子的所述源極溝槽區(qū)可在與所述有源區(qū)的所述分離柵極溝槽區(qū)相同的工藝中形成。

46、與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，本公開的裝置和制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

47、-所述裝置具有分離柵極mosfet的改善的性能和效率，同時(shí)在有源區(qū)域中具有精確對準(zhǔn)的接觸件；

48、-在柵極插塞電介質(zhì)周圍構(gòu)建由絕緣材料(例如，諸如二氧化硅等氧化物)形成的間隔件。所述間隔件用于相對于主溝槽網(wǎng)絡(luò)而對精確對準(zhǔn)的接觸件進(jìn)行蝕刻；

49、-用于源極金屬接觸件和經(jīng)摻雜的接觸區(qū)的所蝕刻的凹槽相對于裝置的有源區(qū)域中的溝槽的高度精確的自對準(zhǔn)通過在未箝位電流開關(guān)事件期間接通狀態(tài)以及關(guān)斷狀態(tài)中的平衡電流流動而實(shí)現(xiàn)最佳的裝置性能；

50、-所述制造方法與氧化物柵極插塞或氮化物柵極插塞兼容以構(gòu)建間隔件；

51、-所述制造步驟可使用mosfet制造廠中通?？色@得的材料和處理裝備來執(zhí)行；

52、-用于形成插塞電介質(zhì)的方法的雙凹槽蝕刻步驟可使用同樣用于對柵極多晶硅區(qū)進(jìn)行平坦化和對源極接觸件凹槽進(jìn)行蝕刻的化學(xué)物質(zhì)來執(zhí)行；

53、-邊緣端接接觸件被完全整合，使得能夠在單組處理步驟中同時(shí)制造柵極端

54、子、源極-多晶硅端子和源極-臺面端子。