超级结器件及其制造方法技术

本公开的实施例涉及超级结器件及其制造方法。该超级结器件包括多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱，多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱交替布置。多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的界面为平面。多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结为陡结。的PN结为陡结。的PN结为陡结。

【技术实现步骤摘要】
超级结器件及其制造方法


[0001]本公开的实施例涉及半导体制造领域，并且更具体地涉及超级结器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]超级结为由形成于半导体衬底中的交替排列的P型薄层也称P型柱(Pillar)和N型薄层也称N型柱组成，采用了超级结的器件为超级结器件如超级结MOSFET。利用P型薄层和N型薄层电荷平衡的体内降低表面电场(Resurf)技术能提升器件的反向击穿电压的同时又保持较小的导通电阻。
[0003]超级结的PN间隔的Pillar结构是超级结的最大特点。现有制作PN间隔的pillar结构主要有两种方法，一种是通过多次外延以及离子注入的方法获得，另一种是通过深沟槽刻蚀以及外延(EPI)填充的方式来制作。后一种方法是通过沟槽工艺制作超级结器件，需要先在半导体衬底如硅衬底表面的N型掺杂外延层上刻蚀一定深度和宽度的沟槽，然后利用外延填充(EPI Filling)的方式在刻出的沟槽上填充P型掺杂的硅外延。
[0004]随着超级结的步进(Pitch)的不断缩小，P型柱和N型柱的P型和N型掺杂在热过程中互相扩散形成的反向掺杂(counter dope)造成的问题越来越严重，严重地影响了器件性能。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例提供了超级结器件及其制造方法。
[0006]在第一方面，提供了一种超级结器件。所述超级结器件包括：多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱，所述多个第一导电类型柱和所述多个第二导电类型柱交替布置，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的界面为平面，并且其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结为陡结。
[0007]本公开的实施例可以降低超级结的P型柱和N型柱之间的互扩散，提高超级结器件性能。
[0008]在一些实施例中，所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱布置在深沟槽中。
[0009]在一些实施例中，所述超级结器件还包括：沟槽栅极结构，形成在所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱中。
[0010]在一些实施例中，所述超级结器件还包括：沟槽栅极结构，形成在所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱中，所述沟槽栅极结构包括栅极沟槽，所述栅极沟槽的深度小于所述深沟槽结构的深度。
[0011]在第二方面，提供了一种超级结器件。所述超级结器件包括：多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱，所述多个第一导电类型柱和所述多个第二导电类型柱在一方向上
交替布置，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的界面为平面，并且其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.4微米，其中，所述PN结的宽度由在所述方向上所述第一导电类型柱中的掺杂浓度降低到所述第一导电类型柱的中心处的掺杂浓度的一半的位置与所述第二导电类型柱中的掺杂浓度降低到所述第一导电类型柱的中心处的掺杂浓度的一半的位置之间的距离来定义。
[0012]在一些实施例中，所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.2微米。
[0013]在一些实施例中，所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.1微米。
[0014]在一些实施例中，所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.05微米。
[0015]在一些实施例中，所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱布置在深沟槽中。
[0016]在一些实施例中，所述超级结器件还包括：沟槽栅极结构，形成在所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱中，所述沟槽栅极结构包括栅极沟槽，所述栅极沟槽的深度小于所述深沟槽结构的深度。
[0017]在第三方面，提供了一种用于制造超级结器件的方法。所述方法包括：在具有第一导电类型的半导体层中形成沟槽栅极结构；在形成所述沟槽栅极结构之后，在所述半导体层中形成超级结沟槽；以及在所述超级结沟槽中填充第二导电类型的半导体材料，以形成第二导电类型柱，其中所述第二导电类型柱之间的所述半导体层形成第一导电类型柱，所述第一导电类型柱和所述第二导电类型柱交替布置，以形成超级结。
[0018]在一些实施例中，在所述沟槽栅极结构的引出位置处，所述沟槽栅极结构中的栅极沟槽的宽度足以形成接触孔。
[0019]在一些实施例中，形成所述沟槽栅极结构包括：在所述半导体层上定义栅极沟槽的区域；在定义所述栅极沟槽的区域中形成所述栅极沟槽；在所述栅极沟槽的侧面形成栅氧化层，在所述栅极沟槽的底部表面形成底部氧化层；填充所述栅极沟槽，以形成所述栅极沟槽结构；以及对所述栅极沟槽结构进行平坦化。
[0020]在一些实施例中，形成所述超级结沟槽包括：所述半导体层上定义所述超级结沟槽的区域；以及在所述超级结沟槽的区域中形成所述超级结沟槽。
[0021]在一些实施例中，所述方法还包括对所述半导体层和所述半导体材料进行平坦化。
[0022]在一些实施例中，所述方法还包括，在定义所述栅极沟槽的区域之前，在所述半导体层上形成第一硬质掩膜层，其中定义所述栅极沟槽的区域包括刻蚀所述第一硬质掩膜层；其中形成所述栅极沟槽包括刻蚀所述半导体层，以形成所述栅极沟槽；其中所述平坦化停止在所述第一硬质掩膜层上，所述方法还包括在所述平坦化之后，去除所述第一硬质掩膜层。
[0023]在一些实施例中，所述方法还包括：在形成所述栅氧化层之前，对所述栅极沟槽进行圆化。
[0024]在一些实施例中，所述方法还包括：在形成所述超级结沟槽之前，通过离子注入和退火推进工艺形成所述沟槽栅极结构中的体区。
[0025]在一些实施例中，所述方法还包括：在形成所述超级结沟槽之前，通过离子注入和退火推进工艺形成所述沟槽栅极结构中的源区。
[0026]为解决上述技术问题，本公开提供的超级结器件的制造方法采用全平(All flat)工艺实现，使栅极结构的形成工艺位于超级结的形成工艺之前，包括如下步骤：
[0027]步骤一、形成所述栅极结构，所述栅极结构为沟槽栅，所述沟槽栅的形成工艺包括：
[0028]提供具有第一导电类型的第一外延层，进行光刻工艺定义出栅极沟槽的形成区域。
[0029]对所述第一外延层进行刻蚀形成所述栅极沟槽，在所述栅极结构的引出位置处的所述栅极沟槽的宽度满足形成接触孔的要求。
[0030]步骤二、进行所述超级结的形成工艺，包括：
[0031]在形成有所述沟槽栅的所述第一外延层的平坦表面进行光刻工艺定义出超级结沟槽的形成区域。
[0032]对所述第一外延层进行刻蚀形成超级结沟槽。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级结器件，包括：多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱，所述多个第一导电类型柱和所述多个第二导电类型柱交替布置，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的界面为平面，并且其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结为陡结。2.根据权利要求1所述的超级结器件，其中所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱布置在深沟槽中。3.根据权利要求1所述的超级结器件，还包括：沟槽栅极结构，形成在所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱中。4.根据权利要求2所述的超级结器件，还包括：沟槽栅极结构，形成在所述多个第一导电类型柱或所述多个第二导电类型柱中，所述沟槽栅极结构包括栅极沟槽，所述栅极沟槽的深度小于所述深沟槽结构的深度。5.一种超级结器件，包括：多个第一导电类型柱和多个第二导电类型柱，所述多个第一导电类型柱和所述多个第二导电类型柱在一方向上交替布置，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的界面为平面，并且其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.4微米，其中，所述PN结的宽度由在所述方向上所述第一导电类型柱中的掺杂浓度降低到所述第一导电类型柱的中心处的掺杂浓度的一半的位置与所述第二导电类型柱中的掺杂浓度降低到所述第一导电类型柱的中心处的掺杂浓度的一半的位置之间的距离来定义。6.根据权利要求5所述的超级结器件，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.2微米。7.根据权利要求5所述的超级结器件，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.1微米。8.根据权利要求5所述的超级结器件，其中所述多个第一导电类型柱中的第一导电类型柱与所述多个第二导电类型柱中的相邻第二导电类型柱之间的PN结的宽度小于0.05微米。9.根据权利要求5
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【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：