[發明專利]溝槽柵超結器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201710388218.2
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107331706B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 范讓萱;繆進征
• 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: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/423
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種溝槽柵超結器件，其特征在于，包括：

由交替排列的第二導電類型柱和第一導電類型柱組成的超結結構，所述第二導電類型柱由填充于形成于第一導電類型外延層中的超結溝槽中的第二導電類型外延層組成，所述第一導電類型柱由各所述第二導電類型柱之間的所述第一導電類型外延層組成；

溝槽柵包括形成于柵極溝槽的側面的柵介質層和形成于所述柵極溝槽底部表面的底部介質層以及填充于所述柵極溝槽中的多晶硅柵；所述柵極溝槽為通過對所述超結溝槽頂部的所述第二導電類型外延層進行回刻形成，使得所述柵極溝槽和所述超結溝槽呈自對準結構，所述溝槽柵和所述第二導電類型柱呈自對準結構，從而消除所述溝槽柵對所述超結結構的步進的影響。

2.如權利要求1所述的溝槽柵超結器件，其特征在于，還包括：

體區，由形成于所述第一導電類型外延層表面的第二導電類型阱組成，所述多晶硅柵側面覆蓋所述體區，被所述多晶硅柵側面覆蓋的所述體區表面用于形成溝道；

源區，由形成于所述體區表面的第一導電類型重摻雜區組成；

層間膜，穿過所述層間膜的接觸孔和由正面金屬層圖形化形成的源極和柵極，所述源極通過對應的接觸孔連接底部的所述源區和所述體區，所述柵極通過對應的接觸孔連接所述多晶硅柵；

漏區，由形成于所述第一導電類型外延層背面的第一導電類型重摻雜區組成；

在所述漏區的背面形成有由背面金屬層組成的漏極。

3.如權利要求1所述的溝槽柵超結器件，其特征在于：所述柵介質層由氧化層組成，所述底部介質層由氧化層組成。

4.如權利要求3所述的溝槽柵超結器件，其特征在于：所述底部介質層的厚度大于所述柵介質層的厚度。

5.如權利要求權1至4中任一權項所述的溝槽柵超結器件，其特征在于：溝槽柵超結器件為N型器件，第一導電類型為N型，第二導電類型為P型；或者，所述溝槽柵超結器件為P型器件，第一導電類型為P型，第二導電類型為N型。

6.一種溝槽柵超結器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、提供第一導電類型外延層，通過光刻工藝定義出第二導電類型柱的形成區域；

步驟二、對所述第二導電類型柱的形成區域的所述第一導電類型外延層進行刻蝕形成超結溝槽；

步驟三、在所述超結溝槽中填充第二導電類型外延層形成第二導電類型柱，由交替排列的所述第二導電類型柱和所述第一導電類型柱組成的超結結構，所述第一導電類型柱由各所述第二導電類型柱之間的所述第一導電類型外延層組成；

步驟四、采用步驟一中所述第二導電類型柱的形成區域的光刻工藝自對準定義出柵極溝槽的形成區域，對所述柵極溝槽的形成區域中的所述超結溝槽頂部的所述第二導電類型外延層進行回刻形成所述柵極溝槽；

步驟五、在所述柵極溝槽的底部形成底部介質層，在所述柵極溝槽的側面形成柵介質層，在所述柵極溝槽中填充多晶硅形成多晶硅柵；所述溝槽柵和所述第二導電類型柱呈自對準結構，用以消除所述溝槽柵對所述超結結構的步進的影響。

7.如權利要求6所述的溝槽柵超結器件的制造方法，其特征在于：步驟一中在進行光刻工藝之前還包括在所述第一導電類型外延層的表面形成硬質掩模層的步驟；

定義出所述第二導電類型柱的形成區域之后將所述第二導電類型柱的形成區域中的所述硬質掩模層去除，并以所述硬質掩模層作為步驟二中所述超結溝槽刻蝕時的掩模。

8.如權利要求7所述的溝槽柵超結器件的制造方法，其特征在于：步驟三中填充所述第二導電類型外延層還需對采用化學機械研磨工藝對所述第二導電類型外延層進行回刻，該回刻將所述超結溝槽外的所述第二導電類型外延層去除并以所述硬質掩模層為終止層。

9.如權利要求8所述的溝槽柵超結器件的制造方法，其特征在于：步驟四中以回刻后剩余的所述硬質掩模層自對準定義出柵極溝槽的形成區域。