[發(fā)明專利]超級結器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610065809.1
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105702711A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 王飛
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發(fā)明涉及半導體集成電路制造領域，特別是指一種超級結器件。

背景技術

超級結功率器件是一種發(fā)展迅速、應用廣泛的新型功率半導體器件。它是在雙擴散 金屬氧化物半導體(DMOS)的基礎上，通過引入超級結(SuperJunction)結構，除了 具備DMOS輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、熱穩(wěn)定好、驅動電路簡單、易于集 成等特點外，還克服了DMOS的導通電阻隨著擊穿電壓成2.5次方關系增加的缺點。目 前超級結DMOS已廣泛應用于面向個人電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、手機、照明(高壓 氣體放電燈)產(chǎn)品以及電視機(液晶或等離子電視機)和游戲機等消費電子產(chǎn)品的電源 或適配器。

目前超級結功率器件的制備工藝主要分成兩大類，一種是利用多次外延和注入的方 式在N型外延襯底上形成P柱；另外一種是在深溝槽刻蝕加P柱填充的方式形成。

現(xiàn)有的深槽型超級結器件，如圖1所示，在襯底或外延中具有P柱，P柱之上為體 區(qū)，P柱位于體區(qū)的中心處形成一種平衡的左右對稱狀態(tài)。體區(qū)之間為JFET區(qū)域，外延 之上體區(qū)之間為柵極。圖2是器件的體區(qū)和柵極俯視圖。為了進一步降低導通電阻，必 須要用更低電阻的外延基片，同時為了保持擊穿電壓不下降，需要將P柱深槽的間距不 斷縮短，來保證耗盡區(qū)能夠在溝槽之間完全展開。相對大尺寸深槽間距的超級結產(chǎn)品， 深槽間的空間有足夠大用來形成對稱的雙溝道器件結構，而隨著溝槽之間距離的減小， 沒有足夠空間形成雙溝道。而溝槽間距的降低，會限制JFET區(qū)域的大小，影響到器件 的溝道長度，提高導通電阻。

圖3是另一種溝槽型柵極的超級結器件示意圖，圖中形成溝槽型柵極位于P柱之間 的體區(qū)中，基于這種結構，如圖4所示，縮小P柱之間的間距會引起平面柵結構的溝道 沒有足夠的區(qū)域形成，如果P柱與溝槽柵極的間距太近，還是會引起器件的導通電阻增 大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超級結器件，其能有效解決超級結器件的導 通電阻問題，同時還可以對超級結器件的開關時序進行調(diào)節(jié)。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種超級結器件，在N型外延中具有平行的P柱溝槽， P柱溝槽之間為體區(qū)，在體區(qū)與P柱的交界處具有溝槽型柵極；所述溝槽型柵極是溝槽 內(nèi)壁附著氧化層后填充多晶硅形成。

進一步地，所述的溝槽型柵極位于P柱與體區(qū)的交界處，即溝槽型柵極一部分位于 P柱中，另一部分位于體區(qū)中。

進一步地，所述的P柱與體區(qū)通過溝槽型柵極隔離。

本發(fā)明所述的超級結器件，通過新的溝槽型柵極的位置，通過溝槽型柵極將P柱與 體區(qū)隔離開來，在縮小溝槽間距的同時保證溝道附近有足夠的電流導通區(qū)域保證導通電 阻不受影響。P柱與體區(qū)的隔離也可以對P柱和體區(qū)的電勢分別進行調(diào)節(jié)，進而控制器 件的關斷速度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有超級結器件的剖面圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是另一種溝槽型柵極超級結器件的剖面示意圖。

圖4是將圖3所示結構P柱之間間距進一步縮小的示意圖。

圖5是本發(fā)明超級結器件的剖視圖。

附圖標記說明

1是襯底或外延，2是體區(qū)，3是P柱，4是柵極,5是柵氧化層。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種超級結器件，如圖5所示，在N型外延1中具有平行的P柱溝槽3， P柱溝槽3之間為體區(qū)2，在體區(qū)2與P柱3的交界處具有溝槽型柵極4，即溝槽型柵極 4一部分位于P柱3中，另一部分位于體區(qū)2中，P柱3與體區(qū)2通過溝槽型柵極4隔 離。所述溝槽型柵極4是溝槽內(nèi)壁附著氧化層5后填充多晶硅形成。

本發(fā)明所述的超級結器件，將溝槽型柵極挪到P柱與體區(qū)的交界處，通過溝槽型柵 極將P柱與體區(qū)隔離開來，可以進一步的縮小P柱溝槽之間的間距。在縮小溝槽間距的 同時保證溝道附近有足夠的電流導通區(qū)域來保證導通電阻不受影響。P柱與體區(qū)的隔離 也可以更方便地對P柱和體區(qū)的電勢分別進行調(diào)節(jié)，進而控制超級結器件的關斷速度。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領域的技術人員來說， 本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同 替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。