[發(fā)明專利]一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811010720.0
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN108922851B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范捷;萬立宏;王紹榮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇麗雋功率半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發(fā)明公開了一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件及其制作方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，制作方法包括：在第一外延層上生長氧化層掩膜，利用氧化層掩膜的阻擋刻蝕形成第一類溝槽和第二類溝槽，在第一類溝槽中填充氧化物，在第二類溝槽中填充氮化硅，去除氧化層掩膜和氧化物后生長形成第二外延層，第二外延層不僅填滿第一類溝槽形成超結(jié)結(jié)構(gòu)，還用于在第二類溝槽的側(cè)壁作為溝槽VDMOS器件的體區(qū)，在第二類溝槽中形成柵極結(jié)構(gòu)，并制作形成源區(qū)、介質(zhì)層和金屬層，從而可以制作得到帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件，工藝簡單、易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件及其制作方法。

背景技術(shù)

為了節(jié)約能量，減少例如在直流到直流轉(zhuǎn)換器中所使用的晶體管中的功率損耗尤為重要，在MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)器件中，能夠通過減小器件的導(dǎo)通電阻來減小功率損耗。但擊穿電壓與導(dǎo)通電阻成反比關(guān)系，所以當(dāng)導(dǎo)通電阻減少時(shí)，會產(chǎn)生對擊穿電壓不利的影響。為了解決這一問題，引入了超結(jié)型MOSFET，其包括位于器件有源區(qū)以下的交替的P型區(qū)和N型區(qū)，交替的P型區(qū)和N型區(qū)理想的處于電荷平衡狀態(tài)，從而這些區(qū)在反向電壓條件下相互耗盡，能夠更好的耐擊穿。

超結(jié)型MOSFET通過P型柱和N型柱的緩沖層存在來實(shí)現(xiàn)一個(gè)更好的耐擊穿，對于N溝道超結(jié)器件來說，目前P型柱的制作方法主要有如下三種：

(1)、采用深槽外延技術(shù)，制作得到的P型柱如圖1所示。但此種技術(shù)的缺點(diǎn)在于需要使用外延設(shè)備以及外延之后的CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)設(shè)備，成本較高，而且一般的廠家不會配備CMP設(shè)備，因此較難實(shí)現(xiàn)。

(2)、采用側(cè)壁傾斜注入的方法，制作示意圖如圖2所示，這種方式的缺點(diǎn)是，由于采用注入方式形成P型柱/N型柱，注入以及后續(xù)擴(kuò)散會造成雜質(zhì)的高斯分布，沿注入方向雜質(zhì)濃度不均勻，這樣會造成P型柱/N型柱的緩沖層電荷不平衡，器件電特性下降。

(3)、采用多步外延并光刻注入的方法，制作示意圖如圖3所示，光刻注入后再做N型外延，光刻注入后再做N型外延，依次制作，然后通過熱過程將P型注入?yún)^(qū)連到一起，從而形成P型柱，此種方法工藝繁瑣、成本較高，同時(shí)受光刻對準(zhǔn)精度影響較大。

上述三種常用的超結(jié)結(jié)構(gòu)的制作工藝都比較復(fù)雜且制作難度較高，特別是當(dāng)超結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用到溝槽型VDMOS器件時(shí)，由于溝槽型VDMOS器件本身就具有溝槽，更加加大了工藝實(shí)現(xiàn)的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件及其制作方法，工藝簡單易于實(shí)現(xiàn)，可以方便地制作得到帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種帶有超結(jié)結(jié)構(gòu)的溝槽型VDMOS器件的制作方法，該方法包括：

提供第一導(dǎo)電類型離子的襯底，在襯底上生長第一導(dǎo)電類型離子的第一外延層，在第一外延層上生長氧化層掩膜；

通過光刻及刻蝕工藝對氧化層掩膜和第一外延層進(jìn)行刻蝕形成第一類溝槽，第一類溝槽包括第一外延層內(nèi)的部分以及貫穿氧化層掩膜的部分；

在第一類溝槽內(nèi)填充氧化物并完成氧化物的表面平坦化；

通過光刻及刻蝕工藝對氧化層掩膜和第一外延層進(jìn)行刻蝕，在第一類溝槽的兩側(cè)分別刻蝕形成兩個(gè)完全相同的第二類溝槽，第二類溝槽包括第一外延層內(nèi)的部分以及貫穿氧化層掩膜的部分，第二類溝槽位于第一外延層內(nèi)的部分的刻蝕深度遠(yuǎn)小于第一類溝槽位于第一外延層內(nèi)的部分的刻蝕深度；

在第二類溝槽內(nèi)填充氮化硅并完成氮化硅的表面平坦化；

刻蝕去除第一外延層上的所有氧化層掩膜以及第一類溝槽內(nèi)的所有氧化物；