[發明專利]集成TMBS結構的超結MOS器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202111032029.4
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113782608A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 王加坤;肖紅秀
• 申請（專利權）人: 杭州芯邁半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 劉逸瀟

本發明公開了一種集成TMBS結構的超結MOS器件及其制造方法，其中超結MOS器件包括超結MOS器件本體，超結MOS器件本體中部分元胞之間并聯集成有TMBS結構。本發明實施例提供的集成TMBS結構的超結MOS器件制造方法，通過在超結MOS器件本體中部分元胞之間并聯集成TMBS結構，來極大的改善超結MOS器件的反向恢復特性，解決由于較高的反向恢復峰值電流等導致的超結MOS器件容易損壞，進而降低使用安全性的問題，提高了超結MOS器件在使用過程中的安全性。其在不增加工藝步驟的基礎上，在超結MOS器件本體中的兩個或多個元胞之間集成TMBS結構，工藝簡單且降低成本。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其涉及一種集成TMBS結構的超結MOS器件及其制造方法。

背景技術

在中高壓功率半導體器件領域，超結結構(Super Junction)已經被廣泛采用。在超結功MOS的漂移區內，N柱與P柱交替鄰接設置而成的多個P-N柱對形成超結結構。當具有超結結構的MOS器件截止時，超結結構中的N柱和P柱分別被耗盡，耗盡層從每個N柱與P柱間的P-N結界面延伸，由于N柱內的雜質量和P柱內的雜質量相等，因此耗盡層延伸并且完全耗盡N柱與P柱，從而支持器件耐壓。對比傳統功率VDMOS器件，超結MOS器件可以獲得更加優異的器件耐壓與導通電阻的折中關系。

然而，普通的超結器件的一個缺點就是它的寄生體二極管的反向恢復特性比較差，進而使得普通的超結器件在硬開關應用時由于較高的反向恢復峰值電流等非常容易損壞，降低使用安全性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有超結MOS器件的寄生二極管反向恢復特性比較差，導致超結MOS器件容易損壞，存在安全隱患。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種集成TMBS結構的超結MOS器件，包括超結MOS器件本體，所述超結MOS器件本體包括多個元胞，所述超結MOS器件本體中部分元胞之間并聯集成有TMBS結構。

優選地，超結MOS器件本體包括：

第一導電類型襯底；

第一導電類型外延層，位于所述第一導電類型襯底表面；

多個第二導電類型柱，間隔分布于所述第一導電類型外延層內，第二導電類型不同于第一導電類型；

多個超結柵極，分別分布于每個所述第一導電類型柱中，其中，每個超結柵極包括溝槽、形成于所述溝槽內表面的柵氧化層以及填充于有柵氧化層的溝槽內的柵極導電體，所述溝槽通過對所述第一導線類型外延層上表面進行刻蝕形成；

第二導電類型阱，位于所有相鄰所述超結柵極之間的第一導電類型外延層中，所述第二導電類型阱深度小于所述超結溝槽深度；

第一導電類型源區和隔離區，均位于所述第二導電類型阱上部，且所述第一導電類型源區位于所述隔離區兩側；

源極，位于所述隔離區上表面以及靠近所述隔離區的部分所述第一導電類型源區上表面；

絕緣氧化層，位于剩下部分所述第一導電類型源區上表面以及所述超結柵極上表面；

正面金屬層，位于部分所述絕緣氧化層上表面和部分所述源極上表面，用于連通所有源極；

背面金屬層，位于所述第一導電類型襯底遠離所述第一導電類型外延層的表面。

優選地，所述隔離區的摻雜離子濃度大于所述第二導電類型阱的摻雜離子濃度，所述第二導電類型阱的摻雜離子濃度大于所述第二導電類型柱的摻雜離子濃度。

優選地，所述TMBS結構包括：

第一導電類型襯底；

第一導電類型外延層，位于所述第一導電類型襯底的表面；