[發明專利]超結功率器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201610851978.8
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN107871664A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 趙圣哲;馬萬里
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 楊澤,劉芳

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，尤其是涉及一種超結功率器件及其制造方法。

背景技術

隨著國內外計算機和電子類產品輕量化，小型化，超薄化，超低損耗的發展需求，要求功率電子器件導通損耗小，開關速度快，同時開關損耗小，體積小。傳統的功率器件已經無法滿足需求，因此需要更節能，性能更好的器件來滿足要求。因此，引入了超結功率器件。

目前，超結功率器件的制造方法如圖1-4所示，該方法包括：步驟一：如圖1所示，在第一摻雜類型的襯底101上部形成第一摻雜類型的襯底外延層102；并在該襯底外延層102內形成至少兩個第二摻雜類型的柱狀摻雜區103。步驟二：如圖2所示，在形成有柱狀摻雜區103的襯底外延層102的表面形成柵氧介質層104，并在柵氧介質層104上部形成多晶硅介質層；通過對多晶硅介質層刻蝕形成器件的多晶柵極105。步驟三：如圖3所示，在柱狀摻雜區103的頂部形成第二摻雜類型的體區106，體區106必須超出相對應的柱狀摻雜區103兩側并延伸至襯底外延層102內，并直接在體區106進行第一摻雜類型的摻雜注入，在體區106內形成器件的第一摻雜類型的源區107。步驟四：如圖4所示，通過對柵氧介質層104的刻蝕后，在柵氧介質層104、體區106和源區107的表面上覆蓋所形成的結構淀積絕緣介質層108，之后刻蝕絕緣介質層108，在絕緣介質層108內形成接觸孔；并進行第二摻雜類型的摻雜注入，在體區106內形成體區106接觸區；覆蓋所形成結構淀積金屬層，金屬層覆蓋柵極并填滿接觸孔。

上述制造方法是在第二摻雜類型的柱狀摻雜區103上形成相應的第二摻雜類型的體區106，并在體區106內形成第一摻雜類型的源區107，其中，柱狀摻雜區103第二摻雜類型的濃度大于體區106的第二摻雜類型濃度。由于超結器件在工作中存在熱擴散，會導致第二摻雜類型的柱狀摻雜區103和第一摻雜類型的源區107相互擴散，電荷分布不均。因此，在設計制造過程中，體區106的寬度必須大于相對應的柱狀摻雜區103的寬度。也就是說，相鄰的兩個柱狀摻雜區103之間的間距必須大于相鄰的兩個體區106之間的間距寬度，這樣會限制限制了大規模集成電路的發展。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種超結功率器件及其制造方法，即能保證超結功率器件質量的性能，又能降低其體積。

一方面，本發明提供了一種超結功率器件的制造方法，包括：

在具有第一摻雜類型的基底中形成第二摻雜類型的柱狀摻雜區；

在形成有所述柱狀摻雜區的基底上，形成具有第一摻雜類型的第一外延層，所述第一外延層與所述柱狀摻雜區接觸；

在所述第一外延層上形成柵極結構；

在所述柵極結構兩側的所述第一外延層中，分別形成第二摻雜類型的兩個體區，所述體區的頂部與所述柵極結構接觸，每個所述體區的底端分別與一個所述柱狀摻雜區接觸。

另一方面，本發明提供了一種超結功率器件，包括：

第一摻雜類型的基底；

柱狀摻雜區，位于所述基底中；

第一外延層，位于所述基底上，所述第一外延層與所述柱狀摻雜區接觸；

柵極結構，位于所述第一外延層上；

兩個體區，分別位于柵極結構兩側的所述第一外延層內，且所述體區的底部與所述柱狀摻雜區接觸，所述體區的頂部與所述柵極結構接觸。

本發明提供的一種超結功率器件及其制造方法，通過在形成有柱狀摻雜區的基底上，形成具有第一摻雜類型的第一外延層，并在該外延層中形成體區，體區與柱狀摻雜區一一對應，由于柱狀摻雜區中的離子濃度不會影響到體區中的離子濃度，進而可以根據實際需求設置相鄰兩個體區的距離，在性能上：由于相鄰兩個體區之間的距離可控，就保證了溝道的濃度可控，即開啟電壓的可控，也就是當導通電阻減小時，擊穿電壓增大或保持在某一設定值，有效的保證了超結功率器件的質量。在體積上，由于相鄰兩個體區之間距離不受對應的相鄰兩個柱狀摻雜區距離的影響，也即相鄰兩體區的寬度可以小于或等于柱狀摻雜區的寬度，所以能在一定程度上縮小超結功率器件的體積，從而有效的促進了電路的集成化。

附圖說明

圖1至圖4為現有技術中超結功率器件的制造方法的剖面結構示意圖；

圖5為本發明超結功率器件的制造方法的流程圖；

圖6至圖10為本發明實施例中超結功率器件的剖面結構示意圖。

具體實施方式