一种超结MOSFET器件结构及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种超结MOSFET器件结构及制造方法，在半导体基板第一主面上设置若干单元尺寸为W的器件元胞，在第一导电类型外延层内设置若干呈阵列排布的超结阵列，且超结阵列中第一N型柱n1、第二N型柱n2、第一P型柱p1、第二P型柱p2的宽度均相同为d，第一N型柱n1和第一P型柱p1的长度相同为L1，第二N型柱n2和第二P型柱p2的长度相同为L2，且L1>L2，L1+L2＝W，2d≤W；本发明专利技术通过多次外延工艺方法，改变超结的结构，打破超结结构尺寸与表面MOS结构尺寸之间矛盾，在不增加现有工艺难度和制造成本的前提下，完成了超结结构单元的小尺寸化，不仅提高了器件耐压能力，而且降低了导通电阻，进而降低了超结器件的导通损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种超结MOSFET器件结构及制造方法
本专利技术涉及一种超结半导体器件及制造方法，尤其是一种提高耐压能力和降低导通电阻的超结半导体器件及制造方法。
技术介绍
在中高压功率半导体器件领域，超结结构(SuperJunction)已经被广泛采用，对比传统功率MOSFET器件，超结结构能获得更加优异的器件耐压与导通电阻的折中关系。如图1所示，超结结构形成于半导体器件的漂移区内，超结结构包括N导电类型柱(N柱)和P导电类型柱(P柱)，N柱与P柱交替邻接设置而成的多个P-N柱对形成超结结构。N柱具有N导电类型杂质，P柱具有P导电类型杂质，且N柱的杂质量与P柱的杂质量保持一致。当具有超结结构的MOSFET器件截止时，超结结构中的N柱和P柱分别被耗尽，耗尽层从每个N柱与P柱间的P-N结界面延伸，由于N柱内的杂质量和P柱内的杂质量相等，因此耗尽层延伸，并且几乎完全耗尽，从而能提高器件耐压；当器件导通时，在保持相同耐压的同时，超结器件漂移区的杂质浓度更高，进而电阻率更低，所以超结器件的导通电阻可以较普通器件大幅度降低。超结MOSFET器件的特征导通电阻较普通VD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结MOSFET器件结构，包括半导体基板，所述半导体基板包括第一导电类型衬底以及与所述第一导电类型衬底邻接的第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层的上表面形成半导体基板的第一主面，所述第一导电类型衬底的下表面形成半导体基板的第二主面；在半导体基板的第一主面上设置若干器件元胞单元，所述器件元胞单元的尺寸为W；其特征在于：在所述第一导电类型外延层内设置若干由第一导电类型柱与第二导电类型柱呈阵列排布的超结阵列，且所述第一导电类型柱四周均与第二导电类型柱邻接，所述第二导电类型柱四周均与第一导电类型柱邻接，所述超结阵列内的第一导电类型柱、第二导电类型柱在第一导电类型外延层内从第一主面沿着第一...

【技术特征摘要】
1.一种超结MOSFET器件结构，包括半导体基板，所述半导体基板包括第一导电类型衬底以及与所述第一导电类型衬底邻接的第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层的上表面形成半导体基板的第一主面，所述第一导电类型衬底的下表面形成半导体基板的第二主面；在半导体基板的第一主面上设置若干器件元胞单元，所述器件元胞单元的尺寸为W；其特征在于：在所述第一导电类型外延层内设置若干由第一导电类型柱与第二导电类型柱呈阵列排布的超结阵列，且所述第一导电类型柱四周均与第二导电类型柱邻接，所述第二导电类型柱四周均与第一导电类型柱邻接，所述超结阵列内的第一导电类型柱、第二导电类型柱在第一导电类型外延层内从第一主面沿着第一主面指向第二主面的方向延伸；所述超结阵列中的第一导电类型柱包括第一第一导电类型柱n1、第二第一导电类型柱n2，第二导电类型柱包括第一第二导电类型柱p1、第二第二导电类型柱p2，所述第一第一导电类型柱n1、第二第一导电类型柱n2、第一第二导电类型柱p1、第二第二导电类型柱p2的宽度均为d，所述第一第一导电类型柱n1和第一第二导电类型柱p1的长度均为L1，所述第二第一导电类型柱n2和第二第二导电类型柱p2的长度均为L2，且L1>L2，L1+L2＝W，2d≤W。


2.根据权利要求1所述的一种超结MOSFET器件结构，其特征在于：还包括位于第一导电类型外延层内的第二导电类型体区、位于第二导电类型体区内的第一导电类型源区、位于第一主面上的栅氧化层、位于栅氧化层上的栅极导电多晶硅；
所述超结阵列中的第一第一导电类型柱n1和第一第二导电类型柱p1均位于栅极导电多晶硅下方，第二第一导电类型柱n2和第二第二导电类型柱p2均位于第二导电类型体区下方，且每个第一第二导电类型柱p1和第二第二导电类型柱p2均与其上方的第二导电类型体区相接触。


3.根据权利要求2所述的一种超结MOSFET器件结构，其特征在于：还包括位于器件正面的源极金属、与所述源极金属分隔开的栅极金属、位于器件背面的漏极金属，所述源极金属分别与所述第二导电类型体区、第一导电类型源区欧姆接触，所述栅极金属与所述栅极导电多晶硅欧姆接触，所述漏极金属与所述半导体基板的第二主面欧姆接触；所述源极金属与所述栅极导电多晶之间通过绝缘介质层隔离。


4.一种超结MOSFET器件结构的制作方法，其特征在于，所述超结MOSFET器件结构的制作方法包括如下步骤：
(a)、选取第一导电类型硅衬底，作为第一导电类型衬底，采用外延工艺，在所述第一导电类型衬底上表面生长一层第一第一导电类型外延层；
(b)、在所述第一第一导电类型外延层上淀积硬掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀硬掩膜层，以形成多个用于掩蔽的硬掩模第一窗口和硬掩模第二窗口；
(c)、通过硬掩膜窗口的遮挡，进行第二导电类型杂质离子的注入，在第一第一导电类型外延层内得到未扩散的第一第二导电类型层，去除硬掩膜窗口；
(d)、在所述第一第一导电类型外延层上表面继续生长一层第二第一导电类型外延层；
(e)、通过上述硬掩膜窗口的遮挡，再进行第二导电类型杂质离子的注入，在所述第二第一导电类型外延层内得到未扩散的第二第二导电类型层，去除硬掩膜窗口；
(f)、再重复(d)和(e)三次，在所述第二第一导电类型外延层上依次形成第三第一导电类型外延层、第四第一导电类型外延层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀梅，殷允超，刘锋，
申请(专利权)人：江苏捷捷微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32