超结器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超结器件，设置有环绕在电荷流动区周侧的保护环氧化膜，使JFET区域和源区都能实现全面注入，过渡区中的第二接触孔的横向尺寸大于电荷流动区中的第一接触孔的最小横向尺寸，且保证第二接触孔在比第一接触孔多穿过一层保护环氧化膜的条件下具有较小的高宽比，从而既能提高第二接触孔的面积从而提高过渡区的载流子收集能力，又能降低第二接触孔的高宽比从而使得对较深深度的第二接触孔进行无针孔金属填充。本发明专利技术还公开了一种超结器件的制造方法。本发明专利技术能提高器件的抗雪崩击穿能力，同时能防止在过渡区中接触孔中出现金属填充针孔，提高器件的可靠性，还能减少光刻层次，降低工艺成本。

Superconductor and Its Manufacturing Method

The invention discloses a superjunction device, which is equipped with a protective epoxy film surrounding the charge flow region, so that the JFET region and the source region can be fully injected. The transverse dimension of the second contact hole in the transition region is larger than the minimum transverse dimension of the first contact hole in the charge flow region, and ensures that the second contact hole passes through a protective epoxy film more than the first contact hole. The lower has a smaller aspect ratio, which not only improves the area of the second contact hole and the carrier collection ability in the transition zone, but also reduces the aspect ratio of the second contact hole, so that the deep second contact hole can be filled with pinhole-free metal. The invention also discloses a manufacturing method of a superjunction device. The invention can improve the anti-avalanche breakdown ability of the device, prevent cash filling pinholes in the contact holes in the transition zone, improve the reliability of the device, reduce the lithography level and reduce the process cost.

【技术实现步骤摘要】
超结器件及其制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种超结(superjunction)器件的制造方法。
技术介绍
现有超结器件中，在电流流动区中，有交替排列的P型柱和N型柱，以条状的P-N柱即交替排列的P型柱和N型柱的结构为例，每个N柱的上方有一个多晶硅栅，该多晶硅栅可以部分覆盖周边的P柱，也可以不覆盖，每个P柱的上方有一个P型阱(PWell)，在P型阱里有一个N+源区，有一个接触孔，源极金属通过接触孔与源区相连，源极金属通过经过一个高浓度的P+接触区与P区即P型阱相连，源极金属即为组成源极的正面金属层。在电荷流动区和承受电压的终端区域之间，存在一个过渡区，过渡区中有一个和电荷流动区的P型阱相连的P型环区域，该P型环区域上形成有接触孔，该接触孔之下也有一个高浓度的P+接触区，因此P型环也通过P+接触区和顶部的接触孔连接到源极金属。现有技术中，P型环顶部的接触孔和电荷流动区中的源区顶部的接触孔至少有一个方向上的尺寸是一致的。通常，P型环顶部的接触孔会由电荷流动区中的源区顶部的接触孔延伸到过渡区中形成，所以这使得p型环顶部的接触孔的尺寸受到限制，这样的一个限制，使得器件在过渡区中通过接触孔收集电子空穴对的能力减弱，影响了器件的抗雪崩击穿能力，同时，也限制了过渡区的P型环的接触孔区域的层间膜的厚度，该区域的接触孔不能过厚以影响后续在接触孔中进行金属淀积的填充能力，否则可能因为高宽比变高而带来金属填充中出现针孔，从而影响器件的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超结器件，能提高器件的抗雪崩击穿能力，同时能防止在过渡区中接触孔中出现金属填充针孔，提高器件的可靠性，还能减少光刻层次，降低工艺成本。为此，本专利技术还提供一种超结器件的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；包括：N型外延层，所述N型外延层进行干法刻蚀形成多个沟槽；在所述沟槽中填充由P型外延层并组成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成N型柱，由多个交替排列的所述N型柱和所述P型柱组成的超结结构。在所述电荷流动区中各所述P型柱的顶部都形成有一个P型阱且各所述P型阱延伸到对应的所述P型柱两侧的所述N型柱的表面。在所述过渡区中所述超结结构的表面形成有环绕在所述电荷流动区的周侧的P型环。各所述P型阱和所述P型环相接触。在形成有所述P型阱和所述P型环的所述超结结构表面形成有第一氧化膜，保护环氧化膜通过对所述第一氧化膜进行光刻刻蚀形成，所述保护环氧化膜将所述电荷流动区露出以及至少将所述过渡区的部分区域覆盖，所述保护环氧化膜还延伸到所述终端区表面并将所述终端区全部覆盖或仅将所述终端区的最外周部分露出，所述保护环氧化膜环绕在所述电荷流动区的周侧。所述电荷流动区的所述P型阱的表面形成有由N+区组成的源区，所述电荷流动区中形成有第一接触孔，在所述过渡区中形成有第二接触孔，所述第一接触孔和所述第二接触孔的光刻刻蚀工艺相同。所述第一接触孔和所述第二接触孔的顶部都连接到由正面金属层组成的源极。所述第一接触孔的底部穿过层间膜和所述源区并实现和所述源区以及所述P型阱的接触；所述第二接触孔的底部穿过层间膜和所述保护环氧化膜并实现和所述P型环的接触。令所述第一接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第一高宽比，所述第二接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第二高宽比；所述第二接触孔的最小横向尺寸大于所述第一接触孔的最小横向尺寸，用以提高所述第二接触孔的俯视面上的面积，所述第二接触孔的俯视面上的面积越大所述过渡区的收集载流子的能力越强，同时实现减少所述第二高宽比且使所述第二高宽比小于所述第一高宽比，抵消所述第二接触孔同时穿过所述层间膜和所述保护环氧化膜时对所述第二高宽比增加的影响，消除所述第二接触孔的金属填充中出现针孔。进一步的改进是，在所述电荷流动区的所述超结结构的表面形成有由栅氧化膜和多晶硅栅叠加形成的平面栅结构，所述多晶硅栅的形成区域通过光刻工艺定义，各所述多晶硅栅覆盖对应的所述P型阱且被所述多晶硅栅覆盖的所述P型阱的表面用于形成沟道。所述源区自对准形成于所述电荷流动区中的所述多晶硅栅两侧。各所述多晶硅栅呈条状结构且各所述多晶硅栅的长度方向和所述沟槽的长度方向平行。在所述终端区的所述保护环氧化膜表面形成有多晶硅总线(BUS)，各所述多晶硅栅通过形成于所述过渡区的所述保护环氧化膜表面的多晶硅连线连接到所述多晶硅总线，所述多晶硅总线、所述多晶硅连线和所述多晶硅栅采用相同的多晶硅淀积和多晶硅刻蚀工艺同时形成；所述多晶硅连线的宽度小于所述多晶硅栅的宽度。进一步的改进是，各所述第一接触孔呈条状结构且各所述第一接触孔的长度方向和所述沟槽的长度方向平行；各所述第一接触孔的宽度为最小横向尺寸。各所述第二接触孔的俯视面为矩形，所述第二接触孔的宽度和长度都要大于所述第一接触孔的宽度。进一步的改进是，所述P型环将所述第二接触孔完全包住且保证的余量大于等于1微米。进一步的改进是，各所述第二接触孔和相邻的多晶硅间的间隔大于等于0.2微米；和所述第二接触孔相邻的多晶硅包括所述多晶硅总线、所述多晶硅连线和所述多晶硅栅。进一步的改进是，在所述多晶硅总线的顶部形成有第三接触孔，所述第一接触孔和所述第三接触孔的光刻刻蚀工艺相同。所述第三接触孔的顶部都连接到由正面金属层组成的栅极。所述第三接触孔的底部穿过层间膜并进入到所述多晶硅总线中且所述第三接触孔的底部停留在所述多晶硅总线中或将所述多晶硅总线穿过。进一步的改进是，在各所述第一接触孔和各所述第二接触孔的底部形成有P+接触区。进一步的改进是，所述P型阱和所述P型环的工艺条件相同且同时形成；或者，所述P型环和所述P型阱的工艺条件互为独立且分开形成。进一步的改进是，在所述电荷流动区的所述超结结构表面形成有JFET区，所述JFET区的形成区域由所述保护环氧化膜自对准定义。为解决上述技术问题，本专利技术提供的超结器件的制造方法的超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；包括如下步骤：步骤一、提供N型外延层，进行第一次光刻工艺定义出沟槽的形成区域，之后对所述N型外延层进行干法刻蚀形成多个沟槽。在所述沟槽中填充P型外延层形成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成N型柱，由多个交替排列的所述N型柱和所述P型柱组成的超结结构。步骤二、进行第二次光刻工艺在所述电荷流动区中定义出P型阱的形成区域，之后进行P型离子注入形成所述P型阱。所述电荷流动区中各所述P型柱的顶部都形成有一个所述P型阱且各所述P型阱延伸到对应的所述P型柱两侧的所述N型柱的表面。在形成所述P型阱的同时采用相同的工艺在所述过渡区中的所述超结结构的表面形成环绕在所述电荷流动区的周侧的P型环。各所述P型阱和所述P型环相接触。步骤三、在形成有所述P型阱和所述P型环的所述超结结构表面进行第一氧化膜生长，进行第三次光刻工艺定义出所述第一氧化膜的刻蚀区域，之后对所述第一氧化膜进行刻蚀形成保护环氧化膜，所述保护环氧化膜将所述电荷流动区露出以及至少将所述过渡区的部分区域覆盖，所述保护环氧化膜还延伸到所述终端区表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结器件，超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；其特征在于，包括：N型外延层，所述N型外延层进行干法刻蚀形成多个沟槽；在所述沟槽中填充由P型外延层并组成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成N型柱，由多个交替排列的所述N型柱和所述P型柱组成的超结结构；在所述电荷流动区中各所述P型柱的顶部都形成有一个P型阱且各所述P型阱延伸到对应的所述P型柱两侧的所述N型柱的表面；在所述过渡区中所述超结结构的表面形成有环绕在所述电荷流动区的周侧的P型环；各所述P型阱和所述P型环相接触；在形成有所述P型阱和所述P型环的所述超结结构表面形成有第一氧化膜，保护环氧化膜通过对所述第一氧化膜进行光刻刻蚀形成，所述保护环氧化膜将所述电荷流动区露出以及至少将所述过渡区的部分区域覆盖，所述保护环氧化膜还延伸到所述终端区表面并将所述终端区全部覆盖或仅将所述终端区的最外周部分露出，所述保护环氧化膜环绕在所述电荷流动区的周侧；所述电荷流动区的所述P型阱的表面形成有由N+区组成的源区，所述电荷流动区中形成有第一接触孔，在所述过渡区中形成有第二接触孔，所述第一接触孔和所述第二接触孔的光刻刻蚀工艺相同；所述第一接触孔和所述第二接触孔的顶部都连接到由正面金属层组成的源极；所述第一接触孔的底部穿过层间膜和所述源区并实现和所述源区以及所述P型阱的接触；所述第二接触孔的底部穿过层间膜和所述保护环氧化膜并实现和所述P型环的接触；令所述第一接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第一高宽比，所述第二接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第二高宽比；所述第二接触孔的最小横向尺寸大于所述第一接触孔的最小横向尺寸，用以提高所述第二接触孔的俯视面上的面积，所述第二接触孔的俯视面上的面积越大所述过渡区的收集载流子的能力越强，同时实现减少所述第二高宽比且使所述第二高宽比小于所述第一高宽比，抵消所述第二接触孔同时穿过所述层间膜和所述保护环氧化膜时对所述第二高宽比增加的影响，消除所述第二接触孔的金属填充中出现针孔。...

【技术特征摘要】
1.一种超结器件，超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；其特征在于，包括：N型外延层，所述N型外延层进行干法刻蚀形成多个沟槽；在所述沟槽中填充由P型外延层并组成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成N型柱，由多个交替排列的所述N型柱和所述P型柱组成的超结结构；在所述电荷流动区中各所述P型柱的顶部都形成有一个P型阱且各所述P型阱延伸到对应的所述P型柱两侧的所述N型柱的表面；在所述过渡区中所述超结结构的表面形成有环绕在所述电荷流动区的周侧的P型环；各所述P型阱和所述P型环相接触；在形成有所述P型阱和所述P型环的所述超结结构表面形成有第一氧化膜，保护环氧化膜通过对所述第一氧化膜进行光刻刻蚀形成，所述保护环氧化膜将所述电荷流动区露出以及至少将所述过渡区的部分区域覆盖，所述保护环氧化膜还延伸到所述终端区表面并将所述终端区全部覆盖或仅将所述终端区的最外周部分露出，所述保护环氧化膜环绕在所述电荷流动区的周侧；所述电荷流动区的所述P型阱的表面形成有由N+区组成的源区，所述电荷流动区中形成有第一接触孔，在所述过渡区中形成有第二接触孔，所述第一接触孔和所述第二接触孔的光刻刻蚀工艺相同；所述第一接触孔和所述第二接触孔的顶部都连接到由正面金属层组成的源极；所述第一接触孔的底部穿过层间膜和所述源区并实现和所述源区以及所述P型阱的接触；所述第二接触孔的底部穿过层间膜和所述保护环氧化膜并实现和所述P型环的接触；令所述第一接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第一高宽比，所述第二接触孔的深度和最小横向尺寸的比值为第二高宽比；所述第二接触孔的最小横向尺寸大于所述第一接触孔的最小横向尺寸，用以提高所述第二接触孔的俯视面上的面积，所述第二接触孔的俯视面上的面积越大所述过渡区的收集载流子的能力越强，同时实现减少所述第二高宽比且使所述第二高宽比小于所述第一高宽比，抵消所述第二接触孔同时穿过所述层间膜和所述保护环氧化膜时对所述第二高宽比增加的影响，消除所述第二接触孔的金属填充中出现针孔。2.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：在所述电荷流动区的所述超结结构的表面形成有由栅氧化膜和多晶硅栅叠加形成的平面栅结构，所述多晶硅栅的形成区域通过光刻工艺定义，各所述多晶硅栅覆盖对应的所述P型阱且被所述多晶硅栅覆盖的所述P型阱的表面用于形成沟道；所述源区自对准形成于所述电荷流动区中的所述多晶硅栅两侧；各所述多晶硅栅呈条状结构且各所述多晶硅栅的长度方向和所述沟槽的长度方向平行；在所述终端区的所述保护环氧化膜表面形成有多晶硅总线，各所述多晶硅栅通过形成于所述过渡区的所述保护环氧化膜表面的多晶硅连线连接到所述多晶硅总线，所述多晶硅总线、所述多晶硅连线和所述多晶硅栅采用相同的多晶硅淀积和多晶硅刻蚀工艺同时形成；所述多晶硅连线的宽度小于所述多晶硅栅的宽度。3.如权利要求2所述的超结器件，其特征在于：各所述第一接触孔呈条状结构且各所述第一接触孔的长度方向和所述沟槽的长度方向平行；各所述第一接触孔的宽度为最小横向尺寸；各所述第二接触孔的俯视面为矩形，所述第二接触孔的宽度和长度都要大于所述第一接触孔的宽度。4.如权利要求3所述的超结器件，其特征在于：所述P型环将所述第二接触孔完全包住且保证的余量大于等于1微米。5.如权利要求3所述的超结器件，其特征在于：各所述第二接触孔和相邻的多晶硅间的间隔大于等于0.2微米；和所述第二接触孔相邻的多晶硅包括所述多晶硅总线、所述多晶硅连线和所述多晶硅栅。6.如权利要求2所述的超结器件，其特征在于：在所述多晶硅总线的顶部形成有第三接触孔，所述第一接触孔和所述第三接触孔的光刻刻蚀工艺相同；所述第三接触孔的顶部都连接到由正面金属层组成的栅极；所述第三接触孔的底部穿过层间膜并进入到所述多晶硅总线中且所述第三接触孔的底部停留在所述多晶硅总线中或将所述多晶硅总线穿过。7.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：在各所述第一接触孔和各所述第二接触孔的底部形成有P+接触区。8.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：所述P型阱和所述P型环的工艺条件相同且同时形成；或者，所述P型环和所述P型阱的工艺条件互为独立且分开形成。9.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：在所述电荷流动区的所述超结结构表面形成有JFET区，所述JFET区的形成区域由所述保护环氧化膜自对准定义。10.一种超结器件的制造方法，超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供N型外延层，进行第一次光刻工艺定义出沟槽的形成区域，之后对所述N型外延层进行干法刻蚀形成多个沟槽；在所述沟槽中填充P型外延层形成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成N型柱，由多个交替排列的所述N型柱和所述P型柱组成的超结结构；步骤二、进行第二次光刻工艺在所述电荷流动区中定义出P型阱的形成区域，之后进行P型离子注入形成所述P型阱；所述电荷流动区中各所述P型柱的顶部都形成有一个所述P型阱且各所述P型阱延伸到对应的所述P型柱两侧的所述N型柱的表面；在形成所述P型阱的同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖胜安，曾大杰，李东升，郑怡，
申请(专利权)人：深圳尚阳通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44