[發明專利]電荷平衡溝槽超勢壘整流器及其制造方法

在審

• 申請號: 202011361521.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112510079A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張軍亮;張園園;李鐵生;徐西昌
• 申請（專利權）人: 龍騰半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及電荷平衡溝槽超勢壘整流器及其制造方法，所述整流器包括第一摻雜類型重參雜襯底和其上方的第一摻雜類型輕摻雜外延層；第一摻雜類型輕摻雜外延層內側為第一溝槽填充物，第一溝槽填充物上方為第二摻雜類型阱區、第一摻雜類型離子注入重參雜區和第二摻雜類型注入區離子注入重參雜區；第一摻雜類型輕摻雜外延層中為第二溝槽側壁的柵氧化物和第二溝槽的填充物。本發明的整流器通過溝槽結構，消除傳統平面SBR器件的JFET區電阻；引入了電荷平衡結構漂移區，提高了SBR器件耐壓漂移區的摻雜濃度，進一步降低了SBR的通態電阻。

技術領域

本發明功率半導體器件整流器技術領域，具體涉及一種電荷平衡溝槽超勢壘整流器及其制造方法。

背景技術

功率半導體器件整流器的應用領域非常廣泛，如各類功率轉換器和開關電源等。傳統PN結二極管具有熱穩定性好，結構簡單等優點，但正向導通壓降大，反向恢復時間trr較長，頻率特性差。肖特基二極管具有正向導通壓降低，反向恢復時間短的特點，但反向工作漏電流大，反向擊穿電壓低，高溫穩定性差。

傳統的平面超級勢壘整流器（Super Barrier Rectifier，SBR）將縱向雙擴散功率MOSFET（VDMOS）的柵極和源極相接作為其陽極（Anode），將VDMOS管的背面漏極作為其陰極（Cathode），通過VDMOS的溝道實現了較低的正向開啟電壓，反向工作時通過MOS管的P阱區之間耗盡耐壓，兼具PN結二極管和肖特基二極管的優點，實現了較低的導通壓降和較高的穩定性，但傳統的平面SBR器件存在JFET區電阻；傳統的溝槽柵SBR器件其耐壓漂移區電阻率較高導致其正向導通電阻偏大。

發明內容

本發明的目的是提供一種電荷平衡溝槽超勢壘整流器及其制造方法，解決了現有技術中平面和溝槽SBR器件存在JFET區域電阻和耐壓漂移區電阻偏大的問題。

本發明所采用的技術方案為：

電荷平衡溝槽超勢壘整流器的制造方法，其特征在于：

所述方法包括以下步驟：

步驟1.制備第一摻雜類型重參雜襯底；

步驟2.在第一摻雜類型重參雜襯底上生長第一摻雜類型輕摻雜外延層；

步驟3.在第一摻雜類型輕摻雜外延層上沉積氧化層和氮化硅所構成的第一Hardmask，之后刻蝕第一Hard mask形成露出第一摻雜類型輕摻雜外延層的第一窗口；

步驟4.通過干法刻蝕第一摻雜類型輕摻雜外延層，形成第一溝槽；

步驟5.在第一溝槽中填充第一溝槽填充物；

步驟6.回刻第一溝槽填充物至第一摻雜類型輕摻雜外延層表面；

步驟7.剝離第一Hard mask,之后沉積第二Hard mask并刻蝕出第二窗口；

步驟8. 在第一摻雜類型輕摻雜外延層上干法刻蝕形成第二溝槽；

步驟9，移除第二Hard mask，在第一摻雜類型輕摻雜外延層和第一溝槽填充物表面及第二溝槽的側壁和底部熱生長犧牲氧化層并剝離；

步驟10.在第一摻雜類型輕摻雜外延層和第一溝槽填充物、第二溝槽表面熱氧化生長第二溝槽側壁的柵氧化物；

步驟11.在第二溝槽中填充第二溝槽的填充物；

步驟12. 對第二溝槽的填充物回刻至第二溝槽側壁的柵氧化物；

步驟13.離子注入第二摻雜類型雜質并推進形成第二摻雜類型阱區；

步驟14.離子注入第一摻雜類型雜質并退火形成第一摻雜類型離子注入重參雜區；

步驟15. 在第一摻雜類型離子注入重參雜區表面刻蝕出第三溝槽；

步驟16.離子注入并退火形成第二摻雜類型注入區離子注入重參雜區；

步驟17.淀積Ti及TiN和AlSiCu形成正面第一金屬電極，濺射Ti背面第二金屬電極。