[發明專利]一種具有超結結構的VDMOS器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201810162803.5
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108365010B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王海韻;儲團結;叢艷欣;李亞娜
• 申請（專利權）人: 天津中科先進技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 龍濤

本發明提供了一種具有超結結構的VDMOS器件及其制作方法，涉及半導體集成電路技術領域，包括：N型襯底、N+區、P?體區、PN交替超結區、N+源區、柵極氧化層、多晶硅柵極、介質層隔離、器件源極金屬和器件漏極金屬。N+區的內表面向中央區延伸為P?體區，PN交替超結區位于N+區的中央區的兩側、N+區與P?體區之間，P?體區的上表面與PN交替超結區相連接處設有N+源區。該技術方案通過采用多層結構的PN交替超結區，提高了VDMOS器件單位面積內耐壓能力，將傳統MOS器件的漏極與源極之間間隔的外延層內部引入高摻雜的N+區，降低了外延層的電阻率，進而減小了VDMOS器件導通電阻，進而緩解了現有技術存在的結構耐壓程度差、導通電阻大的技術問題。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路技術領域，尤其是涉及一種具有超結結構的VDMOS器件及其制作方法。

背景技術

垂直雙擴散金屬-氧化物半導體晶體管兼有雙極晶體管和普通MOS 器件的優點，無論開關應用還是線性應用，VDMOS都是理想的功率器件。VDMOS 主要用于電機調速、逆變器、不間斷電源、電子開關、高保真音響、汽車電器和電子鎮流器等。VDMOS 分為增強型VDMOS 和耗盡型VDMOS。隨著半導體設計領域以及半導體工藝領域的發展，目前的VDMOS器件已經向著低成本，高性能領域發展，如何在保證高性能前提下，盡可能的壓縮成本，成為各個設計公司以及代工廠的主要課題。

目前，MOS器件結構主要包括為源極金屬、介質層隔離、多晶柵極、柵極氧化層、器件P-型體區、器件N+源區、器件N型外延層、器件N型襯底和器件漏極金屬。在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題：MOS器件導通電阻大，器件導通時，電子會從N型源極出發，穿過溝道，N型外延層，N型襯底，最終到達漏極。若要提高器件耐壓，則N型外延層必須要很厚，越厚的N型外延層，器件的導通電阻就會越大。若要提高器件耐壓，通常會增加終端耐壓結構，極大的浪費了器件面積。因此，現有技術存在器件結構耐壓程度差、導通電阻大的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種具有超結結構的VDMOS器件及其制作方法，以緩解現有技術存在的器件結構耐壓程度差、導通電阻大的技術問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種具有超結結構的VDMOS器件，包括：N型襯底、N+區、P-體區、PN交替超結區、N+源區、柵極氧化層、多晶硅柵極、介質層隔離、器件源極金屬和器件漏極金屬；

N+區為由中央區、底邊區和側邊區組成的電子漂移區；

N型襯底的上方與N+區的底邊區連接，N+區的內表面向中央區延伸為P-體區，PN交替超結區位于N+區的中央區的兩側、N+區與P-體區之間， P-體區的上表面與PN交替超結區相連接處設有N+源區，柵極氧化層覆蓋于N+源區、N+區、P-體區連接處的上表面，柵極氧化層上方設有多晶硅柵極，PN交替超結區與N+源區連接處的上表面設置有器件源極金屬，N+區的側邊區的上表面設有器件漏極金屬，多晶硅柵極的上表面及其與器件源極金屬之間、器件源極金屬與器件漏極金屬之間均水平鋪設有介質層隔離；

其中， PN交替超結區由P+層與N+層橫向間隔交替排列，且PN交替超結區的上下表面均為P+層。

進一步的，本發明實施例提供的具有超結結構的VDMOS器件中， PN交替超結區由三層P+層與兩層N+層橫向間隔交替排列，且上下表面均為P+層；

P+層由上到下分別為第一P+層、第二P+層和第三P+層， N+層分別為第一N+層和第二N+層，第一N+層位于第一P+層與第二P+層之間，第二N+層位于第二P+層與第三P+層之間。

進一步的，本發明實施例提供的具有超結結構的VDMOS器件中，第一P+層、第二P+層和第三P+層的摻雜濃度依次遞減，第一P+層摻雜劑量為4E15~5E15，第二P+層的摻雜劑量為3E15~4E15，第三P+層的摻雜劑量為2E15~3E15。