一种超级结场效应晶体管及其沟槽的填充方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种超级结场效应晶体管及其沟槽的填充方法，使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，上述掺杂材料的掺杂浓度为渐变浓度，解决了沟槽底部电荷无法很好匹配出现击穿电压不够的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超级结场效应晶体管及其沟槽的填充方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种超级结场效应晶体管及其沟槽的填充方法。
技术介绍
高压superjunction(超级结)MOSFET(场效应晶体管)以其低导通阻抗在高压大功率模块得到广泛应用，MOSFET作为纵向耐压器件，在反向工作时，通过P型掺杂与N型掺杂相互耗尽，根据泊松方程，其电场分布为三角形电场。在特定N型掺杂浓度下击穿电压与电阻关系受到硅限的限制。通过在原来N型掺杂外延层引入P型掺杂，形成横向电场。最终实现由三角形电场分布变成梯形电场分布，从而突破硅限限制(存在于产品击穿电压与导通电阻之间相互限制的定律)，实现在相同面积下更低导通电阻。当前主流实现方式有外延挖槽和多层外延两种实现方式，本专利是针对外延挖槽回填工艺出现的问题提出一种改进方案。在理想情况下，外延挖槽倾斜角度越接近90度能实现的电压越高，但是随着要做的产品电压原来越高，挖槽的深宽比越来越大，理想的90度很难实现，导致槽的顶部和底部尺寸不一致出现底部电荷不能完全耗尽的问题。
技术实现思路
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题，本专利技术的目的在于通过对沟槽的填充方法的变化来达到消耗电荷的目的。根据本申请的第一个方面，本专利技术实施例提供了一种超级结场效应晶体管，包括：沟槽，所述沟槽形成于外延耐压层中，所述沟槽中填充层的掺杂类型与所述外延耐压层的掺杂类型不同，其特征在于，所述沟槽是通过使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，所述掺杂材料的浓度为渐变浓度。优选地，所述填充层先采用第一浓度的掺杂材料进行填充，然后对所述填充后的填充层进行第一次回刻以使所述填充层厚度达到第一目标厚度；然后采用第二浓度的掺杂材料进行填充并对填充的掺杂材料进行第二次回刻以使所述的第二浓度的填充层厚度达到第二目标厚度。根据本申请的第二个方面，本专利技术实施例还提供了一种超级结场效应晶体管沟槽的填充方法，其特征在于，包括：使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，所述掺杂材料的掺杂浓度为渐变浓度。优选地，所述使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，包括：采用第一浓度的掺杂材料进行填充，然后对所述填充后的填充层进行第一次回刻以使所述填充层厚度达到第一目标厚度；采用第二浓度的掺杂材料进行填充并对填充的掺杂材料进行第二次回刻以使所述的第二浓度的填充层厚度达到第二目标厚度。优选地，所述第一次回刻角度和第二次回刻的角度相同或不同。优选地，所述填充层的填充类型为P型掺杂或者N型掺杂。优选地，所述填充层为多种不同的P型掺杂的掺杂材料或多种不同N型掺杂的掺杂材料混合物，所述掺杂材料混合物的浓度从所述沟槽的底部往顶部逐渐降低。优选地，所述填充层为单一种类的P型掺杂的掺杂材料或为单一种类N型掺杂材料，所述P型掺杂的掺杂材料或者N型掺杂的掺杂材料的浓度从所述沟槽的底部往顶部逐渐降低。优选地，所述掺杂材料的掺杂浓度是根据所述沟槽的待匹配的电荷进行计算得到。优选地，所述掺杂材料的第一浓度大于或小于所述掺杂材料的第二浓度。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例公开了一种超级结场效应晶体管及其沟槽的填充方法，使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，上述掺杂材料的掺杂浓度为渐变浓度，解决了沟槽底部电荷无法很好匹配出现击穿电压不够的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的。在附图中：图1为本专利技术实施例挖槽及填充效果图；具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。图1为本专利技术实施例挖槽及填充效果图，如图1所示，本专利技术实施例公开了一种超级结场效应晶体管，包括沟槽，上述沟槽形成于外延耐压层05中，上述沟槽中填充层的掺杂类型与上述外延耐压层的掺杂类型不同，上述沟槽是通过使用不同浓度的掺杂材料对上述沟槽进行填充形成填充层，上述掺杂材料的浓度为渐变浓度。需要说明的是，上述沟槽进行填充的过程中，需要先通过采用根据挖槽设备的能力，沟槽的深宽比，能实现的挖槽角度等具体参数，确定选择填充沟槽的次数，以下以两次填充作为例子说明；假定掺杂外延耐压层为N型掺杂，根据实际沟槽底部宽度与外延耐压层N型掺杂比例选择相对较浓的P+型掺杂进行填充，然后调整刻蚀气体比例进行回刻，实现沟槽的更大倾斜角，这样就会在槽底部遗留下部分P+掺杂。在上述第一次P+填充与回刻后再次进行填充，这次采用相对淡的P型掺杂填充，具体回刻与填充次数根据具体刻蚀形貌进行调整。假定掺杂外延耐压层为P型掺杂，根据实际沟槽底部宽度与外延耐压层P型掺杂比例选择相对较浓的N+型掺杂进行填充，然后调整刻蚀气体比例进行回刻，实现沟槽的更大倾斜角，这样就会在槽底部遗留下部分N+掺杂。在上述第一次N+填充与回刻后再次进行填充，这次采用相对淡的N型掺杂填充，具体回刻与填充次数根据具体刻蚀形貌进行调整。需要说明的是，上述进行掺杂浓度首先会按照电荷匹配进行计算，然后仿真，最后流片确认，流片会根据不同条件来确认的最后的填充浓度。每次填充完一个浓度的掺杂材料，都会调整刻蚀气体比例进行回刻，这样可以使填充的掺杂材料达到目标的要求。通过以上方式可以在不具备理想刻蚀能力情况下，实现良好的电荷匹配。同时可以实现在槽特定位置进行特定掺杂调整来对器件特定参数进行优化，如DVDT(MOSFET开启或者关断时在器件漏极出现电压变化率)等。如图1所示，在本专利技术实施例公开的超级结场效应晶体管的沟槽位置03和04进行填充并进行电荷优化，实现产品性能提升，超级结场效应晶体管包括栅极01、P型阱02、P型掺杂填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级结场效应晶体管，包括：沟槽，所述沟槽形成于外延耐压层中，所述沟槽中填充层的掺杂类型与所述外延耐压层的掺杂类型不同，其特征在于，所述沟槽是通过使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，所述掺杂材料的浓度为渐变浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级结场效应晶体管，包括：沟槽，所述沟槽形成于外延耐压层中，所述沟槽中填充层的掺杂类型与所述外延耐压层的掺杂类型不同，其特征在于，所述沟槽是通过使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，所述掺杂材料的浓度为渐变浓度。


2.如权利要求1所述的一种超级结场效应晶体管，其特征在于，所述填充层先采用第一浓度的掺杂材料进行填充，然后对所述填充后的填充层进行第一次回刻以使所述填充层厚度达到第一目标厚度；然后采用第二浓度的掺杂材料进行填充并对填充的掺杂材料进行第二次回刻以使所述的第二浓度的填充层厚度达到第二目标厚度。


3.一种超级结场效应晶体管沟槽的填充方法，其特征在于，包括：使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，所述掺杂材料的掺杂浓度为渐变浓度。


4.如权利要求1所述的一种超级结场效应晶体管沟槽的填充方法，其特征在于，所述使用不同浓度的掺杂材料对所述沟槽进行填充形成填充层，包括：
采用第一浓度的掺杂材料进行填充，然后对所述填充后的填充层进行第一次回刻以使所述填充层厚度达到第一目标厚度；
采用第二浓度的掺杂材料进行填充并对填充的掺杂材料进行第二次回刻以使所述的第二浓度的填充层厚度达到第...

【专利技术属性】
技术研发人员：衷世雄，
申请(专利权)人：上海韦尔半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31