[發(fā)明專利]具有高深寬比體內(nèi)超結(jié)的橫向高壓器件及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010887963.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN111969042A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章文通;祖健;朱旭晗;何乃龍;喬明;李肇基;張波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);電子科技大學(xué)廣東電子信息工程研究院
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/78;H01L29/786;H01L21/336
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發(fā)明提供一種具有高深寬比體內(nèi)超結(jié)的橫向高壓器件及其制造方法，包括：第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)、深槽區(qū)域，通過深槽槽底注入形成與第二導(dǎo)電類型襯底相連的第二導(dǎo)電類型區(qū)，位于漂移區(qū)兩側(cè)的第一和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)和重?fù)诫s區(qū)，位于器件表面的控制柵多晶硅電極、第一和第二介質(zhì)氧化層。所述深槽通過硬掩模層Hard Mask保護(hù)刻蝕得到，然后槽底注入得到第二導(dǎo)電類型區(qū)與槽底兩側(cè)的漂移區(qū)一起形成體內(nèi)超結(jié)，并維持電荷平衡，優(yōu)化了器件體內(nèi)場(chǎng)，并提供體內(nèi)低阻通路；超結(jié)條寬和深度由深槽刻蝕寬度和深度決定，可以得到高深寬比的體內(nèi)超結(jié)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)提優(yōu)化了體內(nèi)場(chǎng)提高器件耐壓，同時(shí)供了體內(nèi)低阻通路，進(jìn)一步降低比導(dǎo)通電阻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，主要提出了一種具有高深寬比體內(nèi)超結(jié)的橫向高壓器件及其制造方法。

背景技術(shù)

橫向功率半導(dǎo)體作為功率集成電路的核心擁有極為廣泛的應(yīng)用范圍，為改善其性能，RESURF和超結(jié)等各種技術(shù)及其改進(jìn)型不斷被提出，其中超結(jié)作為功率半導(dǎo)體領(lǐng)域具有革命性意義的發(fā)明被廣泛應(yīng)用到橫向器件中。但是常規(guī)的橫向超結(jié)受限于注入能量和光刻膠厚度的限制，往往只能做到器件表面，起優(yōu)化器件表面場(chǎng)提高耐壓和提供表面低阻通路的作用，無法優(yōu)化器件漂移區(qū)深處的電場(chǎng)和導(dǎo)電能力，且位于器件表面的超結(jié)難免引入表面高場(chǎng)降低器件可靠性。同時(shí)，傳統(tǒng)超結(jié)通過表面厚膠阻擋和高能注入形成，在超結(jié)條寬接近亞微米級(jí)別時(shí)，最小條寬受限于高深寬比光刻膠的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)中存在的問題，提出一種具有高深寬比體內(nèi)超結(jié)的橫向高壓器件及其制造方法，超結(jié)條寬由Hard Mask阻擋刻蝕的槽寬決定，相比傳統(tǒng)超結(jié)能實(shí)現(xiàn)更窄的條寬，同時(shí)通過槽內(nèi)高能注入將超結(jié)引入器件漂移區(qū)深處，實(shí)現(xiàn)器件漂移區(qū)深處電場(chǎng)和導(dǎo)電能力的優(yōu)化，降低器件表面場(chǎng)并使超結(jié)條寬不受高深寬比光刻膠的制備限制。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種具有高深寬比體內(nèi)超結(jié)的橫向高壓器件，包括：

第二導(dǎo)電類型襯底21、第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11、第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22、第一介質(zhì)氧化層31、槽底第二導(dǎo)電類型區(qū)23、第二介質(zhì)氧化層32、第三介質(zhì)氧化層33、控制柵多晶硅41、重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型區(qū)25以及重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型區(qū)13；

其中，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11位于第二導(dǎo)電類型襯底21上方，第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11內(nèi)的左側(cè)并和第二導(dǎo)電類型襯底21相連，第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11體內(nèi)右側(cè)，第一介質(zhì)氧化層31位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11內(nèi)填充深槽，第二介質(zhì)氧化層32位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11上方，槽底第二導(dǎo)電類型區(qū)23位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11內(nèi)第一介質(zhì)氧化層31下方并與第二導(dǎo)電類型襯底21相連，第三介質(zhì)氧化層33覆蓋部分第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22的上方，并延伸至第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11上方，控制柵多晶硅41位于第三介質(zhì)氧化層33上方，并覆蓋部分第二介質(zhì)氧化層32，重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型區(qū)13位于第一導(dǎo)電類型阱區(qū)12和第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22內(nèi)，重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型區(qū)25與第二導(dǎo)電類型阱區(qū)22內(nèi)的重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型區(qū)13相切；

所述槽底第二導(dǎo)電類型區(qū)23與槽底的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)并維持電荷平衡。

作為優(yōu)選方式，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)11通過外延或注入推結(jié)的方式形成。

作為優(yōu)選方式，：漂移區(qū)深槽沿器件寬度方向呈周期性分布，并使用硬掩模層HardMask阻擋刻蝕得到。

作為優(yōu)選方式，第二導(dǎo)電類型區(qū)域23通過槽底多次不同能量注入形成并最終與第二導(dǎo)電類型襯底21相連。

作為優(yōu)選方式，第二導(dǎo)電類型襯底21是SOI襯底或藍(lán)寶石襯底。

作為優(yōu)選方式，半導(dǎo)體材料使用Si或SiC材料，并且/或者填充深槽的第一介質(zhì)氧化層31是高K或低K介質(zhì)材料。