[發(fā)明專利]帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310745063.5
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103745997A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏星;王中健;狄增峰;方子韋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新傲科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

功率集成電路有時也稱高壓集成電路，是現(xiàn)代電子學(xué)的重要分支，應(yīng)用范圍的迅速擴(kuò)大，對其核心部分的高壓器件也提出了更高的要求。

對功率器件MOSFET而言，在保證擊穿電壓的前提下，必須盡可能地降低器件的導(dǎo)通電阻來提高器件性能。但擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間存在一種近似平方關(guān)系，形成所謂的“硅限”。為了解決這一矛盾，前人提出了基于三維RESURF技術(shù)的漂移區(qū)由P、N柱相間構(gòu)成的超結(jié)結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化高壓器件的漂移區(qū)電場分布。該結(jié)構(gòu)在保持導(dǎo)通電阻不變的前提下，提高擊穿電壓，打破傳統(tǒng)功率MOS器件理論的極限。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是電荷補(bǔ)償理論，當(dāng)漂移區(qū)施加電壓達(dá)到一定值時，漂移區(qū)達(dá)到完全耗盡，電場分布更加均勻，提高了器件的抗擊穿能力。在保證擊穿電壓不變的前提下，可以大幅提高漂移區(qū)的摻雜濃度，減小導(dǎo)通電阻。超結(jié)結(jié)構(gòu)的提出打破了傳統(tǒng)功率MOSFET器件的“硅極限”?。

超結(jié)結(jié)構(gòu)最初應(yīng)用于垂直的VDMOS器件，后來擴(kuò)展到橫向的LDMOS器件。橫向結(jié)構(gòu)更有利于新一代的高密度功率集成應(yīng)用，是當(dāng)代功率器件研究的熱點(diǎn)。但是超結(jié)結(jié)構(gòu)用于橫向器件也帶來了新的問題。在橫向超結(jié)器件中，目前都是采用離子注入形成p、n柱區(qū)，理想的能完全耗盡的p、n柱區(qū)工藝上難于形成，且較深的超結(jié)的形成需要采用多次離子注入退火，深寬比較大的柱區(qū)很難實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明將傳統(tǒng)垂直型VDMOS超結(jié)器件制備過程中的溝槽刻蝕填充技術(shù)應(yīng)用于橫向超結(jié)器件，尤其是p柱區(qū)較深的橫向超結(jié)器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠形成較深摻雜柱的帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管及其制備方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管，包括襯底表面的柵極，以及柵極兩側(cè)的源極和漏極，在漏極和柵極之間的襯底中設(shè)置有漂移區(qū)，所述漂移區(qū)由第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，在漂移區(qū)中設(shè)置多個溝槽，所述溝槽的軸向的兩端分別是漏極和柵極，所述溝槽內(nèi)填充第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料形成摻雜柱，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料的漂移區(qū)共同構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

可選的，所述襯底中進(jìn)一步包括一絕緣埋層。

可選的，所述第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。

可選的，所述第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管的制備方法，包括如下步驟：提供一襯底，所述襯底由第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成；在所述襯底中形成溝槽；采用第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料填充所述溝槽，形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱，在所述摻雜柱軸向的兩端分別形成柵極和漏極，并在柵極遠(yuǎn)離漏極的一側(cè)形成源極，從而形成一高壓晶體管，所述摻雜柱所在區(qū)域?yàn)槠茀^(qū)，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料的漂移區(qū)共同構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

可選的，所述襯底中進(jìn)一步包括一絕緣埋層。

可選的，在形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱的步驟之后，進(jìn)一步包括一退火步驟，以修復(fù)摻雜柱和襯底之間的界面缺陷。

可選的，在在形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱的步驟之后，進(jìn)一步包括一拋光步驟，以使襯底表面平坦化。

可選的，所述第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。

可選的，所述第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在形成摻雜柱采用的是刻蝕之后填平的方法，避免了多次離子注入退火，且可以制作深寬比較大的摻雜柱。

附圖說明

附圖1所述是本發(fā)明具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖。

附圖2至附圖6所示是本發(fā)明具體實(shí)施方式的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的高壓晶體管及其制備方法的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

附圖1所述是本發(fā)明具體實(shí)施方式的實(shí)施步驟示意圖，包括：步驟S10，提供一襯底，所述襯底由第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成；步驟S11，在所述襯底中形成溝槽；步驟S12，采用第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料填充所述溝槽，形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成的摻雜柱，步驟S13，在所述摻雜柱軸向的兩端分別形成柵極和漏極，并在柵極遠(yuǎn)離漏極的一側(cè)形成源極，從而形成一高壓晶體管。

附圖2至附圖5所示是本發(fā)明具體實(shí)施方式的工藝流程圖。