[發(fā)明專(zhuān)利]超結(jié)器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711443356.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109979984B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖勝安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳尚陽(yáng)通科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開(kāi)了一種超結(jié)器件，超結(jié)結(jié)構(gòu)的PN柱交替排列在N型外延層上，N型外延層形成于半導(dǎo)體襯底上，漏區(qū)是在將半導(dǎo)體襯底進(jìn)行背面減薄完全去除后通過(guò)N型離子注入形成于N型外延層背面，使漏區(qū)形成一個(gè)方便通過(guò)離子注入來(lái)調(diào)節(jié)厚度和摻雜濃度的結(jié)構(gòu)，漏區(qū)的摻雜濃度在保證能和漏極的金屬形成歐姆接觸的條件下，通過(guò)降低漏區(qū)的摻雜濃度或厚度來(lái)減少由P型阱和N型外延層之間形成的體二極管在正向?qū)〞r(shí)的電子注入從而降低器件的Irrm。本發(fā)明公開(kāi)了一種超結(jié)器件的制造方法。本發(fā)明能減小器件的Irrm，還能同時(shí)提高器件的導(dǎo)熱性能以及降低對(duì)半導(dǎo)體襯底的要求以及能防止半導(dǎo)體襯底的雜質(zhì)的自擴(kuò)散對(duì)N型外延層的不利影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種超結(jié)(superjunction)器件的制造方法。

背景技術(shù)

超結(jié)結(jié)構(gòu)就是交替排列的N型柱和P型柱組成結(jié)構(gòu)。如果用超結(jié)結(jié)構(gòu)來(lái)取代垂直雙擴(kuò)散MOS晶體管(Vertical?Double-diffused?Metal-Oxide-Semiconductor，VDMOS)器件中的N型漂移區(qū)，在導(dǎo)通狀態(tài)下通過(guò)N型柱提供導(dǎo)通通路，導(dǎo)通時(shí)P型柱不提供導(dǎo)通通路；在截止?fàn)顟B(tài)下由PN立柱共同承受反偏電壓，就形成了超結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，MOSFET)。超結(jié)MOSFET能在反向擊穿電壓與傳統(tǒng)的VDMOS器件一致的情況下，通過(guò)使用低電阻率的外延層，而使器件的導(dǎo)通電阻大幅降低。

現(xiàn)有超結(jié)器件中，在電流流動(dòng)區(qū)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(jié)構(gòu)為例，每個(gè)N柱的上方有一個(gè)柵極結(jié)構(gòu)如多晶硅柵，該多晶硅柵可以部分覆蓋周邊的P柱，也可以不覆蓋，每個(gè)P柱的上方有一個(gè)P型阱(P?Well)，在P型阱里有一個(gè)N+源區(qū)，有一個(gè)接觸孔，源極金屬通過(guò)接觸孔與源區(qū)相連，源極金屬通過(guò)經(jīng)過(guò)一個(gè)高濃度的P+接觸區(qū)與P區(qū)即P型阱相連，源極金屬即為組成源極的正面金屬層。

在電流流動(dòng)區(qū)和承受電壓的終端區(qū)域之間，存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)中有一個(gè)和電流流動(dòng)區(qū)的P型阱相連的P型環(huán)區(qū)域，該P(yáng)型環(huán)區(qū)域上有接觸孔，接觸孔之下也有一個(gè)高濃度的P+接觸區(qū)；因此P型環(huán)，通過(guò)P+接觸區(qū)域、P型環(huán)區(qū)域的接觸孔、正面金屬層即源極、器件電流流動(dòng)區(qū)的源區(qū)上接觸孔和源區(qū)接觸孔底部的P+接觸區(qū)實(shí)現(xiàn)和器件的源區(qū)以及器件流動(dòng)區(qū)中的P型阱相連接。終端區(qū)用于在橫向上承受源區(qū)和漏區(qū)之間的電壓，在一般的超結(jié)MOSFET器件中，該終端區(qū)主要由交替排列的P-N柱構(gòu)成，或者在交替排列的P-N柱之外側(cè)，還有一個(gè)N+截止區(qū)。這個(gè)交替排列的P-N區(qū)在源區(qū)和漏區(qū)之間加反向偏置時(shí)，其中的載流子互相耗盡，形成一個(gè)耗盡區(qū)用于承受這個(gè)橫向電壓。為了提高器件的競(jìng)爭(zhēng)能力，需要采用最小的終端尺寸，這樣P-N柱的橫向電場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)加大，從而使得器件終端的設(shè)計(jì)更加重要。

現(xiàn)有技術(shù)中，交替的P-N柱即超結(jié)結(jié)構(gòu)是置于一個(gè)高濃度的N型半導(dǎo)體襯底如硅襯底上，這個(gè)N型半導(dǎo)體襯底一般的摻砷或摻磷，其電阻率一般在0.001歐·厘米～0.003歐·厘米，其摻雜濃度在2.2E19cm^-3～7.4E19cm^-3。這個(gè)N型半導(dǎo)體襯底和P-N柱之間一般具有一個(gè)N型外延層作為緩沖層，這個(gè)緩沖層和N型柱中心的雜質(zhì)濃度一致或者接近，只是由于高濃度的N型襯底的雜質(zhì)在高溫下的擴(kuò)散而形成了雜質(zhì)濃度較高。現(xiàn)有的超結(jié)器件中，由器件溝道區(qū)和漂移區(qū)形成的體二級(jí)管具有比較大的反向恢復(fù)電流，使得器件在半橋或全橋電路的應(yīng)用中，會(huì)造成較大的能耗，并且可能在回路中帶來(lái)電流和電壓的長(zhǎng)時(shí)間震蕩，從而影響電路的穩(wěn)定工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超結(jié)器件，能減小器件的最大反向恢復(fù)電流(Irrm)。為此，本發(fā)明還提供一種超結(jié)器件的制造方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，終端區(qū)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周，過(guò)渡區(qū)位于所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端區(qū)之間；其特征在于，包括：

N型外延層，形成于半導(dǎo)體襯底表面。