[發明專利]超結器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201710500822.X
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109148558B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 肖勝安;曾大杰
• 申請（專利權）人: 深圳尚陽通科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336
• 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

本發明公開了一種超結器件，設置有環繞在電荷流動區周側的保護環氧化膜，使JFET區域和源區都能實現全面注入，過渡區中的第二接觸孔的高寬比大于等于電荷流動區中的第一接觸孔的高寬比，采用鎢塞工藝填充同時實現對具有不同高寬比的第一和二接觸孔的可靠填充，P型阱的注入區的寬度小于P型柱的寬度，能使溝道區域位置處的N型區域的寬度增加。本發明還公開了一種超結器件的制造方法。本發明能在過渡區中接觸孔采用較高的高寬比時進行可靠填充，能減少光刻層次，還有利于對接觸孔按照器件需要進行布局，同時保證器件的抗雪崩擊穿能力不受過渡區的接觸孔工藝的影響，能增加溝道區域的N型區域的有效寬度，降低器件的比導通電阻。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種超結(super junction)器件；本發明還涉及一種超結器件的制造方法。

背景技術

現有超結器件中，在電荷流動區中，有交替排列的P型柱和N型柱，以條狀的P-N柱即交替排列的P型柱和N型柱的結構為例，每個N柱的上方有一個多晶硅柵，該多晶硅柵可以部分覆蓋周邊的P柱，也可以不覆蓋，每個P柱的上方有一個P型阱(PWell)，在P型阱里有一個N+源區，有一個接觸孔，源極金屬通過接觸孔與源區相連，源極金屬通過經過一個高濃度的P+接觸區與P區即P型阱相連，源極金屬即為組成源極的正面金屬層。

在電荷流動區和承受電壓的終端區域之間，存在一個過渡區，過渡區中有一個和電荷流動區的P型阱相連的P型環區域，該P型環區域上形成有接觸孔，該接觸孔之下也有一個高濃度的P+接觸區，因此P型環也通過P+接觸區和頂部的接觸孔連接到源極金屬。

為了易于設計，或者為了減少光刻的次數，在利用厚場氧化膜作為自對準而進行源區離子注入的情況下，過渡區的P型環至少有部分區域需要被厚場氧化膜所覆蓋，因此被厚氧化膜所覆蓋的區域上的接觸孔的高寬比會大于電荷流動區的接觸孔的最小高寬比，其中電荷流動區的接觸孔僅需穿過層間膜，而過渡區中被厚氧化膜所覆蓋的區域上的接觸孔則需要同時穿過層間膜和厚氧化膜，所以有被厚氧化膜所覆蓋的區域上的接觸孔的高寬比會大于電荷流動區的接觸孔的最小高寬比；而現有工藝中，在金屬淀積是采用Ti、TiN和ALCu，Ti、TiN和ALSiCu的制造工藝時，該金屬對金屬接觸孔的覆蓋能力有限，對高寬比較高如大于0.5的孔，在進行金屬填充時會出現金屬針孔，造成器件的性能和可靠性問題。

另一方面，在超結MOSFET的步進(Pitch)不短減小的情況下，P型柱之間的N型漂移區的尺寸不斷減小，因此在P型阱的注入區域大于等于P型柱的寬度的情況下，溝道表面處的有效N型區域的尺寸越來越小，嚴重影響器件的比導通電阻。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超結器件，能在過渡區中接觸孔采用較高的高寬比時進行無針孔填充，從而能在過渡區中形成保護環氧化膜并利用保護環氧化膜減少光刻層次，還有利于對接觸孔按照器件需要進行布局，同時保證器件的抗雪崩擊穿能力不受過渡區的接觸孔工藝的影響；利用小尺寸的接觸孔還能實現增加溝道區域的N型區域的有效寬度，從而降低器件的比導通電阻。為此，本發明還提供一種超結器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的超結器件的中間區域為電荷流動區，終端區環繞于所述電荷流動區的外周，過渡區位于所述電荷流動區和所述終端區之間；包括：

N型外延層，所述N型外延層進行干法刻蝕形成多個溝槽；在所述溝槽中填充由P型外延層并組成P型柱，由各所述P型柱之間的所述N型外延層組成N型柱，由多個交替排列的所述N型柱和所述P型柱組成的超結結構。

在所述電荷流動區中各所述P型柱的頂部都形成有一個P型阱。

在所述過渡區中所述超結結構的表面形成有環繞在所述電荷流動區的周側的P型環；各所述P型阱和所述P型環相接觸。