超结MOS器件结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超结MOS器件结构及其制备方法。超结MOS器件结构包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的漂移区，位于衬底的上表面；多个第二导电类型的柱结构，间隔分布于漂移区内；多个栅极结构，与柱结构对应设置，且位于柱结构的上表面；第一导电类型的源区，位于柱结构内；源极金属层，至少与源区相接触；反向MOS结构，位于漂移区内，且位于相邻柱结构之间及相邻栅极结构之间；漏极金属层，位于衬底的下表面。本发明专利技术的超结MOS器件结构，通过增设所述反向MOS结构，改变了所述漂移区的载流子分布，降低了所述超结MOS器件结构反向恢复时的尖峰电流，从而改善所述超结MOS器件结构的反向恢复特性。复特性。复特性。

【技术实现步骤摘要】
超结MOS器件结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种超结MOS器件结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]相对于传统的MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管，Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor)，超结MOSFET在N
‑
漂移区中存在交替排列的N型柱和P型柱，如此，在正向导通阶段，P型柱与N型柱之间能够形成横向电场，即所谓电荷平衡；但是超结MOSFET本质上仍为MOSFET，其内部依然存在寄生体二极管(简称体二极管)，超结MOSFET的源极为体二极管的阳极，漏极为体二极管的阴极。通常当阳极电压高于阴极电压0.7V时，体二极管开启。由于超结MOSFET中P型柱的存在，体二极管的P区与N区接触面积远大于传统MOSFET，开启时，阳极向漂移区注入大量空穴，阴极向漂移区注入大量电子，大量的可以自由移动载流子存储在漂移区中。而在其体二极管反向恢复过程中，这些存储在漂移区中的大量载流子在电场作用下短时间内被抽出，从而使超结MOSFET体二极管反向恢复较硬，反向恢复特性较差。

技术实现思路

[0003]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种超结MOS器件结构及其制备方法，旨在解决现有超结MOS器件结构存在的漂移区中的大量载流子在电场作用下短时间内被抽出，使得超结MOSFET的体二极管反向恢复较硬，反向恢复特性较差的问题。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种超结MOS器件结构，包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的漂移区，位于所述衬底的上表面；多个第二导电类型的柱结构，间隔分布于所述漂移区内；所述第二导电类型与所述第一导电类型不同；多个栅极结构，与所述柱结构对应设置，且位于所述柱结构的上表面；第一导电类型的源区，位于所述柱结构内；源极金属层，至少与所述源区相接触；反向MOS结构，位于所述漂移区内，且位于相邻所述柱结构之间及相邻所述栅极结构之间；漏极金属层，位于所述衬底的下表面。
[0005]本专利技术的超结MOS器件结构，通过增设所述反向MOS结构，在所述超结MOS器件结构开启时，可以使所述反向MOS结构在体二极管导通之前先导通，从而使得所述衬底提供的电子优先流经所述漂移区通过所述反向MOS结构的沟道导通；由于流经体二极管的电子减少，其注入至所述漂移区的空穴也将减少，改变了所述漂移区的载流子分布，降低了所述超结MOS器件结构反向恢复时的尖峰电流，从而改善所述超结MOS器件结构的反向恢复特性。
[0006]在其中一个实施例中，所述反向MOS结构包括：
离子注入区，位于所述漂移区内，且位于相邻所述柱结构之间及相邻所述栅极结构之间；所述离子注入区包括第二导电类型的第一离子注入区和第一导电类型的第二离子注入区，所述第二离子注入区位于所述第一离子注入区的上表面；绝缘隔离结构，位于所述离子注入区相对的两侧，且位于所述离子注入区与所述柱结构之间；所述源极金属层还位于所述第二离子注入区的上表面和所述绝缘隔离结构的上表面，并延伸至所述绝缘隔离结构内，且位于所述离子注入区相对的两侧，与所述离子注入区具有间距。
[0007]在其中一个实施例中，所述绝缘隔离结构的底部低于所述离子注入区的底部；所述源极金属层延伸至所述绝缘隔离结构内的长度大于所述离子注入区的厚度。
[0008]在其中一个实施例中，所述栅极结构包括：栅介质层，至少位于所述柱结构的上表面；栅极导电层，位于所述栅介质层的上表面。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一导电类型包括N型且所述第二导电类型包括P型；或所述第一导电类型包括P型且所述第二导电类型包括N型。
[0010]第二方面，本专利技术还提供一种超结MOS器件结构的制备方法，包括：提供第一导电类型的衬底；于所述衬底的上表面形成第一导电类型的漂移区；形成多个第二导电类型的柱结构、多个栅极结构、第一导电类型的源区、源极金属层、反向MOS结构及漏极金属层；所述第二导电类型与所述第一导电类型不同；多个所述柱结构间隔分布于所述漂移区内；所述栅极结构与所述柱结构对应设置，且位于所述柱结构的上表面；所述源区位于所述柱结构内；所述源极金属层至少与所述源区相接触；所述反向MOS结构位于所述漂移区内，且位于相邻所述柱结构之间及相邻所述栅极结构之间；所述漏极金属层位于所述衬底的下表面。
[0011]本专利技术的超结MOS器件结构的制备方法中，通过增设所述反向MOS结构，在所述超结MOS器件结构开启时，可以使所述反向MOS结构在体二极管导通之前先导通，从而使得所述衬底提供的电子优先流经所述漂移区通过所述反向MOS结构的沟道导通；由于流经体二极管的电子减少，其注入至所述漂移区的空穴也将减少，改变了所述漂移区的载流子分布，降低了所述超结MOS器件结构反向恢复时的尖峰电流，从而改善所述超结MOS器件结构的反向恢复特性。
[0012]在其中一个实施例中，形成多个第二导电类型的柱结构、多个栅极结构、第一导电类型的源区、源极金属层、反向MOS结构及漏极金属层，包括：于所述漂移区内形成多个所述柱结构及第二导电类型的第一离子注入区，所述第一离子注入区的上表面低于所述漂移区的上表面；于所述柱结构内形成所述源区，并于所述第一离子注入区的上表面形成第一导电类型的第二离子注入区；所述第一离子注入区与所述第二离子注入区构成离子注入区；于所述漂移区内形成隔离槽，所述隔离槽位于所述离子注入区相对的两侧，且位于所述离子注入区与所述柱结构之间；于所述隔离槽内填充绝缘隔离结构；
于所述柱结构的上表面形成所述栅极结构；于所述填充绝缘隔离结构内形成浅沟槽；形成源极金属层及所述漏极金属层；所述源极金属层还位于所述第二离子注入区的上表面和所述绝缘隔离结构的上表面，并延伸至所述绝缘隔离结构内，且位于所述离子注入区相对的两侧，与所述离子注入区具有间距。
[0013]在其中一个实施例中，所述隔离槽的底部低于所述离子注入区的底部，所述绝缘隔离结构填满所述隔离槽；所述浅沟槽的深度大于所述离子注入区的厚度，所述源极金属层填满所述浅沟槽。
[0014]在其中一个实施例中，于所述柱结构的上表面形成所述栅极结构，包括：于漂移区的上表面形成栅介质材料层；于所述栅介质层材料层的上表面形成栅极导电材料层；刻蚀所述栅极导电材料层和所述栅介质材料层，以得到栅极导电层和栅介质层。
[0015]在其中一个实施例中，所述第一导电类型包括N型且所述第二导电类型包括P型；或所述第一导电类型包括P型且所述第二导电类型包括N型。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为一实施例中提供的超结M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超结MOS器件结构，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的漂移区，位于所述衬底的上表面；多个第二导电类型的柱结构，间隔分布于所述漂移区内；所述第二导电类型与所述第一导电类型不同；多个栅极结构，与所述柱结构对应设置，且位于所述柱结构的上表面；第一导电类型的源区，位于所述柱结构内；源极金属层，至少与所述源区相接触；反向MOS结构，位于所述漂移区内，且位于相邻所述柱结构之间及相邻所述栅极结构之间；漏极金属层，位于所述衬底的下表面。2.根据权利要求1所述的超结MOS器件结构，其特征在于，所述反向MOS结构包括：离子注入区，位于所述漂移区内，且位于相邻所述柱结构之间及相邻所述栅极结构之间；所述离子注入区包括第二导电类型的第一离子注入区和第一导电类型的第二离子注入区，所述第二离子注入区位于所述第一离子注入区的上表面；绝缘隔离结构，位于所述离子注入区相对的两侧，且位于所述离子注入区与所述柱结构之间；所述源极金属层还位于所述第二离子注入区的上表面和所述绝缘隔离结构的上表面，并延伸至所述绝缘隔离结构内，且位于所述离子注入区相对的两侧，与所述离子注入区具有间距。3.根据权利要求2所述的超结MOS器件结构，其特征在于，所述绝缘隔离结构的底部低于所述离子注入区的底部；所述源极金属层延伸至所述绝缘隔离结构内的长度大于所述离子注入区的厚度。4.根据权利要求1所述的超结MOS器件结构，其特征在于，所述栅极结构包括：栅介质层，至少位于所述柱结构的上表面；栅极导电层，位于所述栅介质层的上表面。5.根据权利要求1至4中任一项所述的超结MOS器件结构，其特征在于，所述第一导电类型包括N型且所述第二导电类型包括P型；或所述第一导电类型包括P型且所述第二导电类型包括N型。6.一种超结MOS器件结构的制备方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的衬底；于所述衬底的上表面形成第一导电类型的漂移区；形成多个第二导电类型的柱结构、多个栅极结构、第一导电类型的源区、源极金属层、反向MOS结构及漏极金属层；所述第二导电类型与所述第一导电类型不同；多个所述柱结构间隔分布于所述漂...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗终盛，柴展，罗杰馨，
申请(专利权)人：上海功成半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：