一种超级结器件制造技术

一种超级结器件，属于功率半导体器件技术领域。所述超级结器件在轻掺杂外延层中离子注入第一导电类型掺杂和第二导电类型掺杂，经多次外延、注入、推结后，在轻掺杂外延层中形成交替排列的第一导电类型掺杂立柱和第二导电类型掺杂立柱；该超级结器件包括位于中心的元胞区、终端区以及过渡区，通过对过渡区中第一导电类型掺杂立柱和第二导电类型掺杂立柱的布局进行优化调整，使得该区域的第一导电类型掺杂立柱与第二导电类型掺杂立柱的剂量介于元胞区与终端区之间，保证了由元胞区到终端区两种导电类型掺杂剂量的逐渐变化，从而确保在不改变该超结器件电流导通能力的情况下其终端区耐压受制造工艺造成的掺杂浓度偏差的影响更小。

【技术实现步骤摘要】
一种超级结器件
本专利技术属于功率半导体器件
，具体涉及一种超级结器件及其制造方法。
技术介绍
功率MOSFET广泛应用于需要功率转换和功率放大的器件中。对于功率转换器件来说，市场上代表性的器件就是垂直型双扩散MOSFET(VDMOSFET)。在一个典型的晶体管中，漂移区承担了大部分的击穿电压BV，所以为了获得较高的击穿电压BV，漂移区要轻掺杂使电场分布尽量趋近于矩形。然而，轻掺杂的漂移区会产生高导通电阻Rdson。对于一个典型的晶体管而言，Rdson与BV2.5成正比。因此，对于传统的晶体管，击穿电压BV较高的器件也有较大的Rdson，这两者之间需要进行折中考虑。超级结结构由漂移区中交替排列的P型和N型掺杂立柱组成。在MOSFET断开状态时，立柱完全耗尽，相对于传统MOS器件的三角形或者梯形的电场分布，超级结结构的电场分布更加接近矩形，从而能够维持很高的击穿电压。由于另一种导电类型掺杂的引入，超级结结构可以在漂移区进行较重的掺杂以降低器件的导通电阻Rdson。对于超级结，导通电阻Rdson的增加与击穿电压BV1.3的增加成正比，其导通电阻Rdson与击穿电压BV的相关性被极大削弱。因此，对于相同的高击穿电压BV，超级结器件比传统的MOSFET器件具有更低的Rdson，或者说对于特定的Rdson，超级结器件比传统的MOSFET具有更高的BV。超级结器件为了维持较高的击穿电压，必须保证相邻第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域的电荷平衡，在耐压时，两种导电类型掺杂区域能够相互完全耗尽。如果两种导电类型的掺杂区域各自的掺杂剂量过大，那么器件该区域的耐压能力受到制造工艺造成的掺杂剂量偏差的影响就会更严重，而在终端区这个现象尤为严重。如果两种导电类型的掺杂区域各自的掺杂剂量过小，那么器件在导通时的导通电阻则会变大。因此对于两种导电类型的掺杂区域在超级结器件不同区域的掺杂剂量进行优化与调整就变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种超级结器件及其制造方法。本专利技术通过新的终端区设计，并在元胞区和终端区之间引入过渡区，在不影响元胞区导通压降的情况下，减小了掺杂立柱的掺杂浓度偏差对过渡区和终端区耐压的影响。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超级结器件，在轻掺杂外延层中离子注入第一导电类型掺杂和第二导电类型掺杂，经多次外延、注入、推结后，在轻掺杂外延层001中形成交替排列的第一导电类型掺杂立柱002和第二导电类型掺杂立柱003，即超级结结构；所述超级结器件包括位于中心的元胞区和位于元胞区周围的终端区；其特征在于，还包括位于元胞区和终端区之间的过渡区，当从离子注入方向俯视所述超级结器件时，所述轻掺杂外延层包括位于元胞区的第一轻掺杂外延层、位于过渡区的第二轻掺杂外延层和位于终端区的第三轻掺杂外延层；所述第一轻掺杂外延层为矩形，其宽度为W1，第二轻掺杂外延层为梯形，第三轻掺杂外延层为矩形，其宽度为W1＇，W1＜W1＇；当俯视所述超级结器件时，所述第一导电类型掺杂立柱002包括位于元胞区的、宽度为W2的矩形区域，位于过渡区的梯形区域和位于终端区的、宽度为W2＇的矩形区域，W2＞W2＇；当俯视所述超级结器件时，所述第二导电类型掺杂立柱003包括位于元胞区的、宽度为W3的矩形区域，位于过渡区的梯形区域和位于终端区的、宽度为W3＇的矩形区域，W3＞W3＇。进一步地，所述W2＇=（0.2~0.8）W2；W3＇=（0.2~0.8）W3；W1＇=W1+（0.1~0.4）W2+（0.1~0.4）W3。优选地，所述W2＇=0.5W2；W3＇=0.5W3；W1＇=W1+0.25W2+0.25W3。优选地，所述W2=W3，W2＇=W3＇。本专利技术还提供了一种超级结器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、准备N型重掺杂衬底，其电阻率为0.0001~0.1欧姆•厘米；步骤2、在N型重掺杂衬底上生长一层厚度为T微米的N型轻掺杂外延层，N型轻掺杂外延层的电阻率为1~100欧姆•厘米；步骤3、采用掩膜版遮挡，再分别进行N型、P型掺杂注入，注入杂质为P（磷）、B（硼），注入剂量为1×1012atom/cm2~1×1015atom/cm2；步骤4、重复步骤2-3的过程n次，使N型轻掺杂外延层的总厚度达到T*n微米；步骤5、采用掩膜版遮挡，只在终端区进行P型掺杂注入，形成终端区上表面耐压结构005，注入杂质为B（硼），注入剂量为1×1012atom/cm2~1×1015atom/cm2；步骤6、通过高温推结，炉管温度为850℃～1200℃，持续时间为30min~300min，激活N型、P型杂质，使每层轻掺杂外延层中的N型、P型杂质扩散后，与上下外延层中的N型、P型杂质连通，形成N型掺杂立柱和P型掺杂立柱；步骤7、生长场氧化层006；步骤8、去除元胞区场氧化层；步骤9、采用掩膜版遮挡，生长栅氧化层009，厚度为100Å~1200Å；步骤10、通过低压化学气相淀积生长N型多晶硅，经光刻和刻蚀形成栅极010；步骤11、进行P型杂质注入，形成基区004，并高温推结，激活杂质并使基区达到需要的深度和横向扩散；步骤12、进行N+注入，形成源极007，注入剂量为1×1012atom/cm2~5×1015atom/cm2；步骤13、进行P+注入，得到P型重掺杂区008，注入剂量为1×1012atom/cm2~5×1015atom/cm2；步骤14、淀积二氧化硅作为层间介质011；步骤15、溅射或蒸镀铝，制作金属层012，作为接触孔和电极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种超级结器件，通过对布局的特殊设计在超结器件的元胞区与终端区之间形成了过渡区，保证了由元胞区到终端区两种导电类型掺杂剂量的逐渐变化，从而确保在不改变该超结器件电流导通能力的情况下其终端区耐压受制造工艺造成的掺杂浓度偏差的影响更小。同时，终端区有效掺杂剂量的减小提高了器件终端区的击穿电压，使得整个器件的击穿电压由元胞区的击穿电压决定，最终整个器件的耐压和雪崩耐量也因此提高。附图说明图1为本专利技术所述超级结器件的局部俯视图；图2为本专利技术所述超级结器件的整体俯视图；图3为本专利技术所述超级结器件的元胞区在未推结时、沿垂直于掺杂立柱方向的剖面图；其中上表面结构仅为相对位置示意，不代表工艺的先后顺序；图4为本专利技术所述超级结器件的终端区在未推结时、沿垂直于掺杂立柱方向的剖面图；其中上表面结构仅为相对位置示意，不代表工艺的先后顺序；图5为本专利技术所述超级结器件推结后沿P型立柱的剖面图，上表面结构示意了终端区的优化变掺杂结构；图6为本专利技术所述超级结器件推结后沿N型立柱的剖面图，上表面结构示意了终端区的优化变掺杂结构；附图标记说明：000为重掺杂衬底，001为轻掺杂外延层，002为第一导电类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级结器件，在轻掺杂外延层（001）中离子注入形成交替排列的第一导电类型掺杂立柱（002）和第二导电类型掺杂立柱（003），所述超级结器件包括位于中心的元胞区和位于元胞区周围的终端区；其特征在于，还包括位于元胞区和终端区之间的过渡区，当从离子注入方向俯视所述超级结器件时，所述轻掺杂外延层包括位于元胞区的第一轻掺杂外延层、位于过渡区的第二轻掺杂外延层和位于终端区的第三轻掺杂外延层；所述第一轻掺杂外延层为矩形，其宽度为W

【技术特征摘要】
1.一种超级结器件，在轻掺杂外延层（001）中离子注入形成交替排列的第一导电类型掺杂立柱（002）和第二导电类型掺杂立柱（003），所述超级结器件包括位于中心的元胞区和位于元胞区周围的终端区；其特征在于，还包括位于元胞区和终端区之间的过渡区，当从离子注入方向俯视所述超级结器件时，所述轻掺杂外延层包括位于元胞区的第一轻掺杂外延层、位于过渡区的第二轻掺杂外延层和位于终端区的第三轻掺杂外延层；所述第一轻掺杂外延层为矩形，其宽度为W1，第二轻掺杂外延层为梯形，第三轻掺杂外延层为矩形，其宽度为W1＇，W1＜W1＇；
当俯视所述超级结器件时，所述第一导电类型掺杂立柱（002）包括位于元胞区的、宽度为W2的矩形区域，位于过渡区的梯形区域和位于终端区的、宽度为W...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡浩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51