[發(fā)明專利]超結(jié)器件及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711328189.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107910374A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市晶特智造科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 深圳市蘭鋒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44419
• 代理人: 曹明蘭

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種超結(jié)器件及其制造方法。

【背景技術(shù)】

超結(jié)/半超結(jié)器件，如溝槽型垂直雙擴散場效應(yīng)晶體管(VDMOS)的漏源兩極分別在器件的兩側(cè),使電流在器件內(nèi)部垂直流通,增加了電流密度,改善了額定電流,單位面積的導(dǎo)通電阻也較小，是一種用途非常廣泛的功率器件。

傳統(tǒng)功率MOSFET通常采用VDMOS結(jié)構(gòu),為了承受高耐壓,需降低漂移區(qū)摻雜濃度或者增加漂移區(qū)厚度,這帶來的直接后果是導(dǎo)通電阻急劇增大。一般傳統(tǒng)功率MOSFET的導(dǎo)通電阻與擊穿電壓呈2.5次方關(guān)系,這個關(guān)系被稱為“硅極限”。“超結(jié)”VDMOS基于電荷補償原理，使器件的導(dǎo)通電阻與擊穿電壓呈1.32次方關(guān)系,很好地解決了導(dǎo)通電阻和擊穿電壓之間的矛盾。和傳統(tǒng)功率VDMOS結(jié)構(gòu)相比,超結(jié)MOSFET采用交替的P-N-結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)功率器件中低摻雜漂移層作為電壓維持層。超結(jié)MOSFET的本質(zhì)是利用在漂移區(qū)中插入的P區(qū)(對N溝器件而言)所產(chǎn)生的電場對N區(qū)進行電荷補償,達(dá)到提高擊穿電壓并降低導(dǎo)通電阻的目的。

超結(jié)MOSFET的是利用復(fù)合緩沖層里面交替的N柱和P柱進行電荷補償,使P區(qū)和N區(qū)相互耗盡，形成理想的平頂電場分布和均勻的電勢分布，從而達(dá)到提高擊穿電壓并降低導(dǎo)通電阻的目的。要達(dá)到理想的效果，其前提條件就是電荷平衡。因此，超結(jié)技術(shù)從誕生開始，它的制造工藝就是圍繞如何制造電荷平衡的N柱和P柱進行的。目前使用的制造技術(shù)主要有：多次外延和注入技術(shù)，深槽刻蝕和填槽技術(shù)。然而，如何降低超結(jié)/半超結(jié)器件的制造成本是業(yè)界的一個重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的其中一個目的在于為解決上述問題而提供一種超結(jié)器件及其制造方法。

一種超結(jié)器件，其包括N型襯底、形成于所述N型襯底上的第一層N型外延、形成于所述第一層N型外延上的第二層N型外延、形成于所述第二層N型外延上的第三層N型外延、貫穿所述第三及第二N型外延并延伸至所述第一層N型外延中的第一溝槽與第二溝槽、形成于所述第一溝槽及第二溝槽內(nèi)壁的P型注入?yún)^(qū)域、形成于所述第一、第二溝槽中的P型注入?yún)^(qū)域上的N型外延層、形成于所述第一溝槽的N型外延層表面與P型注入?yún)^(qū)域表面的第三溝槽、形成于所述第二溝槽的N型外延層表面與P型注入?yún)^(qū)域表面的第四溝槽、形成于所述第一及第二溝槽兩側(cè)的第三層N型外延表面的N型注入?yún)^(qū)、形成于所述第三、第四溝槽底部及側(cè)壁、所述P型注入?yún)^(qū)上方、所述第三層N型外延表面的熱氧化層、形成于所述熱氧化層表面的多晶硅、形成于所述第三層N型外延、所述P型體區(qū)上的介質(zhì)層、及貫穿所述介質(zhì)層并至少部分對應(yīng)所述N型注入?yún)^(qū)的通孔。

在一種實施方式中，所述超結(jié)器件還包括形成于介質(zhì)層上的正面金屬，所述正面金屬通過所述通孔至少部分連接所述N型注入?yún)^(qū)。

在一種實施方式中，所述超結(jié)器件還包括背面金屬，所述背面金屬形成于所述N型襯底遠(yuǎn)離所述第一層N型外延的表面。

在一種實施方式中，所述N型注入?yún)^(qū)包括三個N型注入?yún)^(qū)，所述第一溝槽位于中間的N型注入?yún)^(qū)與其一側(cè)的N型注入?yún)^(qū)之間，所述第二溝槽位于中間的N型注入?yún)^(qū)與另一側(cè)的N型注入?yún)^(qū)之間。

在一種實施方式中，所述N型注入?yún)^(qū)均的寬度大于所述通孔的寬度。

在一種實施方式中，所述N型注入?yún)^(qū)為N型高摻雜區(qū)域。

一種超結(jié)器件的制作方法，其包括如下步驟：

提供N型襯底，在所述N型襯底上依次形成第一層N型外延、第二層N型外延、第三層N型外延及第一氧化硅層，使用第一光刻膠作為掩膜進行刻蝕，形成貫穿所述第一氧化硅層、所述第三層N型外延、所述第二層N型外延并延伸至所述第一層N型外延中的第一溝槽與第二溝槽；

去除所述第一光刻膠，對所述第一溝槽與第二溝槽內(nèi)壁的第一、第二及第三N型外延表面進行P型離子注入形成P型注入?yún)^(qū)；

進行熱氧化進而在所述第一及第二溝槽的P型注入?yún)^(qū)內(nèi)壁形成氧化硅，刻蝕去除所述第一氧化硅層與第一、第二溝槽中的氧化硅，在所述第一溝槽與第二溝槽的P型注入?yún)^(qū)內(nèi)壁及所述第三N型外延層上形成N型外延層；

去除所述第三層N型外延上的N型外延層；

在所述第三層N型外延上形成第二氧化硅層，使用第二光刻膠作為掩膜刻蝕所述第一、第二溝槽中的介質(zhì)材料，從而在所述第一溝槽的介質(zhì)材料表面形成第三溝槽、以及在所述第二溝槽的介質(zhì)材料表面形成第四溝槽，去除所述第二光刻膠；

進行熱氧化在所述第三及第四溝槽側(cè)壁與底部均形成與所述P型注入?yún)^(qū)域相連的熱氧化層；