[發明專利]超結器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201811381200.0
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN111200009A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 肖勝安
• 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;H01L29/40;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，由保護環氧化膜將電流流動區以及終端區的截止區打開，在電流流動區的超結結構的各P型柱的頂部都形成有P型阱；JFET離子注入由保護環氧化膜自對準定義并同時形成JFET區和包圍截止區的電場阻擋層；柵極結構采用分柵平面柵結構，JFET離子注入在分柵平面柵的柵氧化膜的形成工藝之前進行，使JFET離子注入雜質具有經過柵氧化膜的熱氧化工藝進行退火推進的結構。本發明還公開了一種超結器件的制造方法。本發明能對JFET區和電場阻擋層實現更好的擴散，從而能降低器件的導通電阻以及提高器件的可靠性，能防止在截止區處發生軟擊穿，能提高器件的抗電流沖擊能力，同時不會增加工藝成本以及降低開關損耗。

技術領域

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

背景技術

現有超結器件包括電流流動區通常也稱電荷流動區和承受電壓的終端區，在電流流動區和終端區之間還包括過渡區。在電流流動區中，有交替排列的P型柱和N型柱即P-N柱，P-N柱形成超結結構，通常，P型柱是由填充于溝槽即超結溝槽中的P型外延層組成，N型柱由P型柱之間的N型外延層組成。以條狀的P-N柱的結構為例，每個N柱的上方有一個柵極結構，柵極結構包括平面柵結構和溝槽柵結構。對于平面柵結構，該柵極結構可以部分覆蓋周邊的P型柱，也可以不覆蓋，每個P型柱的上方有一個P型阱，在P型阱里有一個由N+區組成的源區；在源區頂部形成有一個接觸孔，源區通過頂部的接觸孔連接到由正面金屬層組成的源極即金屬源極；同時，源區的接觸孔的底部還通過一個高濃度的P+接觸區與P型阱相連。

相鄰的P型阱之間有一個N型區域，器件導通時，被柵極結構覆蓋的P型阱表面反型并形成溝道，源區的電子經過P型阱表面的反型層即溝道流動到P型阱之外的N型區域，之后通過N型外延即N型柱以及N型柱底部的N型外延流動到背面高濃度的漏區并流動到由背面金屬層組成的漏極，從而形成導通電流。

兩個相鄰P型阱之間N型區域也稱為JFET區，現有技術中，為了降低導通電阻，通常在兩個相鄰P型阱之間N型區域注入一定的N型離子，例如磷離子，形成一個濃度比N型外延層高的區域，從而降低器件的導通電阻(Rdson)。

為了降低器件的開關損耗，減小逆導電容(Crss)是很有效的，Crss等于柵漏電容(Cgd)。為了減小Cgd一個最直接的方法是減小柵極和JFET區域的覆蓋面積，一種器件的設計平面柵設計成分開的結構即采用分柵平面柵。

現有技術中，采用分柵平面柵后，為了降低器件的導通電阻，會利用離子注入進行一次JFET離子注入，現有的技術中，JFET離子注入置于多晶硅柵刻蝕完成后，而JFET離子注入完成之后再進行源區的N+離子注入，之后會經過一個激活過程，通過該激活過程同時來實現對源區和JFET區的激活，激活溫度一般在900℃～950℃，所有，現有工藝中，JFET區與N+源區將經歷基本一樣的熱過程，這個過程對JFET區的擴散作用比較有限，因此會影響器件的Rdson，同時由于JFET區域的濃度較高，使得該區域的電場強度提高，會影響器件的可靠性。

過渡區中有一個和電流流動區的P型阱相連的P型環區域，該P型區域上有接觸孔，接觸孔之下也有一個高濃度的P+接觸區；因此P型環通過P+接觸區和頂部的接觸孔接觸并通過頂部的接觸孔連接到由正面金屬層組成的源極；這樣，P型環和電流流動區中的P型阱以及源區都連接到源極。

終端區用于在橫向上承受源區和漏區之間的電壓，在一般的超結MOSFET器件中，該終端區主要由交替排列的P-N柱構成，或者在交替排列的P-N柱之外側，還有一個由N+區組成的截止區。這個交替排列的P-N柱在源區和漏區之間加反向偏置時，其中的載流子互相耗盡，形成一個耗盡區用于承受這個橫向電壓。為了提高器件的競爭能力，需要采用最小的終端尺寸，這樣P-N柱的橫向電場強度就會加大，從而使得器件終端的設計更加重要。