[發明專利]一種超結溝槽金屬氧化物半導體場效應管及其制造方法

在審

• 申請號: 201410216116.9
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104183644A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 謝福淵
• 申請（專利權）人: 力士科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種超結溝槽金屬氧化物半導體場效應管，包括：

第一導電類型的襯底；

第一導電類型的外延層，位于所述襯底之上，其中所述外延層的多數載流子濃度低于所述襯底；

多個填充以介電質層的深溝槽，由所述外延層的上表面向下延伸入所述的襯底中，其中每個深溝槽中的電介質層內部都包括一個孔洞；

每兩個相鄰的深溝槽之間的臺面結構；

第一導電類型的第一柱狀摻雜區，位于所述的臺面結構中；

第二導電類型的第二柱狀摻雜區，位于所述的臺面結構中，靠近所述深溝槽的側壁，并平行圍繞所述的第一柱狀摻雜區；

第二導電類型的體區，位于所述的臺面結構中，覆蓋所述第一柱狀摻雜區和所述第二柱狀摻雜區的上表面；

至少一個柵溝槽，其填充以摻雜的多晶硅層并襯有柵極氧化層，該柵溝槽由所述臺面結構的上表面向下穿過所述的體區，并延伸入所述的第一柱狀摻雜區中；

多個填充以接觸金屬插塞的溝槽式源體接觸區，穿過一層接觸絕緣層并延伸入所述的體區；

第一導電類型的源區，圍繞所述柵溝槽的上部分，并位于所述柵溝槽的側壁和與之相鄰的溝槽式源體接觸區的側壁之間；和

終端區，包括一個由第一導電類型的第三柱狀摻雜區和第二導電類型的第四柱狀摻雜區構成的電荷平衡區，其靠近一個所述的深溝槽，該終端區還包括一個靠近所述外延層上表面的溝道阻止區，其多數載流子的濃度高于所述的外延層。

2.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述的第三柱狀摻雜區的寬度為所述的第一柱狀摻雜區寬度的一半，所述的第四柱狀摻雜區的寬度等于所述的第二柱狀摻雜區的寬度。

3.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其終端區還包括一個溝槽式終端接觸區，其穿過所述的溝道阻止區并延伸入所述的外延層中。

4.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個第二導電類型的歐姆體接觸區，其位于所述的體區中，且至少包圍每個所述的溝槽式源體接觸區的底部，其中所述的歐姆體接觸區的多數載流子濃度高于所述的體區。

5.根據權利要求3所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個第二導電類型的歐姆體接觸區，其位于所述的溝道阻止區下方，至少包圍所述的溝槽式終端接觸區的底部。

6.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述的接觸金屬插塞襯有一層勢壘層Ti／TiN或Co／TiN或Ta／TiN。

7.根據權利要求3所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個等勢環金屬層，其位于所述的終端區，覆蓋并連接至位于溝槽式終端接觸區中的接觸金屬插塞。

8.根據權利要求7所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個鈍化層，其覆蓋所述終端區的上表面。

9.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中在位于終端區的深溝槽中的孔洞頂端由所述的介電質層所密封。

10.根據權利要求1所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中在位于終端區的深溝槽中的孔洞頂端有開口并與外界相連。

11.根據權利要求10所述的超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個鈍化層，其位于所述頂端有開口的孔洞上方。

12.一種制造超結溝槽式金屬氧化物半導體場效應管的方法，包括：

在第一導電類型的外延層中形成多個深溝槽；

進行第一導電類型摻雜劑的有角度的離子注入和離子推進，形成第一柱狀摻雜區，同時，在終端區形成第三柱狀摻雜區；

進行第二導電類型摻雜劑的有角度的離子注入和離子推進，形成位于有源區的第二柱狀摻雜區和位于終端區的第四柱狀摻雜區，其中所述的第二柱狀摻雜區靠近所述深溝槽的側壁并平行圍繞所述的第一柱狀摻雜區其中所述的第四柱狀摻雜區靠近所述深溝槽的側壁并平行于所述的第三柱狀摻雜區；

在所述的深溝槽中淀積介電質層，其內部形成孔洞；

進行體區摻雜劑的離子注入和擴散，形成第二導電類型的體區，并在此之前形成一層墊氧化層；和

進行源區摻雜劑的離子注入和擴散，形成位于有源區的第一導電類型的源區和位于終端區的第一導電類型的溝道阻止區。