沟槽栅超结器件及其制造方法技术

技术编号：41268851 阅读：6 留言：0更新日期：2024-05-11 09:24

本发明专利技术公开了一种沟槽栅超结器件，包括：第二导电类型柱形成于第一沟槽的底部沟槽中。沟槽栅形成于第一沟槽的顶部沟槽中。体区形成于沟槽栅两侧的第一导电类型柱的表面区域中。沟槽栅的栅极导电材料层纵向穿过体区。栅极导电材料层侧面覆盖的体区分成第一区域和第二区域。第一区域中，体区的表面区域中形成有第一导电类型重掺杂的源区，源区和顶部沟槽的侧面自对准。第二区域中，体区通过第二导电类型掺杂的侧面连接区和第二导电类型柱连接，侧面连接区自对准形成于第二区域对应的顶部沟槽的侧面。本发明专利技术还提供一种沟槽栅超结器件的制造方法。本发明专利技术的沟槽栅的沟槽和超结的沟槽能共用同一光刻工艺，从而能降低工艺难度和成本。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽栅超结器件。本专利技术还涉及一种沟槽栅超结器件的制造方法。

技术介绍

1、具有屏蔽栅沟槽(shield gate trench，sgt)结构的沟槽栅超结(sj)器件简称sgt-sj器件，shield gate通常采用分立栅(split gate)实现。目前业界sgt-sj深沟槽型器件的典型作法是先做一层光刻定义出p型柱位置即深沟槽也即超结沟槽的形成区域，填充后形成p型柱和n型柱，然后再加一层光刻定义出沟槽栅位置即栅极沟槽的形成区域，需要两道光刻。

2、如图1所示，是现有具有屏蔽栅沟槽(shield gate trench，sgt)结构的沟槽栅超结器件的结构示意图；以n型器件为例，现有具有屏蔽栅沟槽结构的沟槽栅超结器件包括：

3、多个超结沟槽102，形成于n型掺杂的第一外延层101中。

4、p型柱103形成于所述超结沟槽102中。所述p型柱103由填充于所述底部沟槽中的p型掺杂的第二外延层组成。

5、由所述p型柱103之间的所述第一外延层101组成n型柱。

6、超结结构由所述n型柱和所述p型柱103交替排列形成。图1仅显示了一个所述p型柱103以及所述p型柱103两侧的所述n型柱的部分区域。

7、在各所述n型柱的顶部区域中形成有栅极沟槽104。沟槽栅形成于所述栅极沟槽104中。

8、所述沟槽栅包括多晶硅栅109以及位于所述多晶硅栅109和所述栅极沟槽104的侧面之间的栅介质层108。

<p>9、所述沟槽栅中还包括屏蔽栅沟槽结构，所述屏蔽栅沟槽结构包括屏蔽多晶硅106。

10、所述屏蔽多晶硅106和所述栅极沟槽104的底部表面和侧面之间隔离有屏蔽介质层105。

11、在所述屏蔽多晶硅106和所述多晶硅栅109之间隔离有栅间介质层107。

12、图1中，所述屏蔽栅沟槽结构采用上下结构，所述屏蔽多晶硅106位于所述多晶硅栅109的底部。也能为：所述屏蔽栅沟槽结构采用左右结构，所述多晶硅栅109位于所述屏蔽多晶硅106的顶部区域的左右两侧。

13、p型的体区110形成于栅极沟槽104之间的p型柱103和n型柱的顶部区域中。

14、所述多晶硅栅109纵向穿过所述体区110。

15、所述体区110的表面区域中形成有n型重掺杂的源区111，所述源区111和所述栅极沟槽104的侧面自对准，被所述多晶硅栅109侧面覆盖的所述体区110的表面用于形成导电沟道。

16、所述多晶硅栅109通过穿过层间膜112的接触孔连接到由正面金属层组成的栅极。图1中并未显示所述多晶硅栅109的引出区域。

17、所述屏蔽多晶硅106通过接触孔连接到由正面金属层组成的源极。图1中并未显示所述屏蔽多晶硅106的引出区域。所述屏蔽多晶硅106也称为源多晶硅。

18、所述源区111和所述体区110通过接触孔连接到所述源极。图1中，省略了正面金属层，所述层间膜112所暴露的区域中形成有位于所述源区111和所述体区110顶部的接触孔的开口。

19、由图1所示可知，现有sgt-sj器件中，超结沟槽102和栅极沟槽104需要分别采用一道光刻工艺单独定义。由于光刻工艺的成本较高，如果能采用一道光刻工艺实现对超结沟槽和栅极沟槽的定义，则势必能大大降低工艺难度和成本。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种沟槽栅超结器件，沟槽栅的沟槽和超结的沟槽能共用同一光刻工艺，从而能降低工艺难度和成本。为此，本专利技术还提供一种沟槽栅超结器件的制造方法。

2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的沟槽栅超结器件包括：

3、多个第一沟槽，形成于第一导电类型掺杂的第一外延层中。

4、所述第一沟槽分成底部沟槽和顶部沟槽。

5、第二导电类型柱形成于所述底部沟槽中。

6、由所述第二导电类型柱之间的所述第一外延层组成第一导电类型柱。

7、超结结构由所述第一导电类型柱和所述第二导电类型柱交替排列形成。

8、沟槽栅形成于所述顶部沟槽中。

9、所述沟槽栅包括栅极导电材料层以及位于所述栅极导电材料层和所述顶部沟槽的侧面之间的栅介质层。

10、第二导电类型的体区形成于所述沟槽栅两侧的所述第一导电类型柱的表面区域中。

11、所述栅极导电材料层纵向穿过所述体区。

12、所述栅极导电材料层侧面覆盖的所述体区分成第一区域和第二区域。

13、所述第一区域中，所述体区的表面区域中形成有第一导电类型重掺杂的源区，所述源区和所述顶部沟槽的侧面自对准，被所述栅极导电材料层侧面覆盖的所述体区的表面用于形成导电沟道。

14、所述第二区域中，所述体区通过第二导电类型掺杂的侧面连接区和所述第二导电类型柱连接，所述侧面连接区自对准形成于所述第二区域对应的所述顶部沟槽的侧面。

15、进一步的改进是，所述第二导电类型柱由填充于所述底部沟槽中的第二导电类型掺杂的第二外延层组成。

16、进一步的改进是，所述第二导电类型柱由完全填充于所述第一沟槽中的所述第二外延层经过自对准回刻到所述沟槽栅所需要的深度形成并同时在所述第二导电类型柱的顶部形成所述顶部沟槽。

17、进一步的改进是，所述侧面连接区为带倾角的离子注入区。

18、进一步的改进是，各所述顶部沟槽对应的所述第一区域都位于所述顶部沟槽的第一侧面，各所述顶部沟槽对应的所述第二区域都位于所述顶部沟槽的第二侧面；

19、所述侧面连接区采用自对准注入到所述顶部沟槽的第二侧面的带倾角的单侧离子注入区。

20、进一步的改进是，所述沟槽栅中还包括屏蔽栅沟槽结构，所述屏蔽栅沟槽结构包括屏蔽导电材料层；

21、所述屏蔽导电材料层和所述顶部沟槽的底部表面和侧面之间隔离有屏蔽介质层；

22、在所述屏蔽导电材料层和所述栅极导电材料层之间隔离有栅间介质层。

23、所述栅极导电材料层通过接触孔连接到由正面金属层组成的栅极；

24、所述屏蔽导电材料层通过接触孔连接到由正面金属层组成的源极；

25、所述源区、所述体区和所述侧面连接区通过接触孔连接到所述源极。

26、进一步的改进是，所述屏蔽栅沟槽结构采用上下结构，所述屏蔽导电材料层位于所述栅极导电材料层的底部；

27、或者，所述屏蔽栅沟槽结构采用左右结构，所述栅极导电材料层位于所述屏蔽导电材料层的顶部区域的左右两侧。

28、进一步的改进是，沟槽栅超结器件为n型器件，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型；或者，沟槽栅超结器件为p型器件，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型。

29、为解决上述技术问题，本专利技术提供的沟槽栅超结器件的制造方法包括如下步骤：

30、步骤一、在第一导本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种沟槽栅超结器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述第二导电类型柱由填充于所述底部沟槽中的第二导电类型掺杂的第二外延层组成。

3.如权利要求2所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述第二导电类型柱由完全填充于所述第一沟槽中的所述第二外延层经过自对准回刻到所述沟槽栅所需要的深度形成并同时在所述第二导电类型柱的顶部形成所述顶部沟槽。

4.如权利要求3所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述侧面连接区为带倾角的离子注入区。

5.如权利要求4所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：各所述顶部沟槽对应的所述第一区域都位于所述顶部沟槽的第一侧面，各所述顶部沟槽对应的所述第二区域都位于所述顶部沟槽的第二侧面；

6.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述沟槽栅中还包括屏蔽栅沟槽结构，所述屏蔽栅沟槽结构包括屏蔽导电材料层；

7.如权利要求6所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述屏蔽栅沟槽结构采用上下结构，所述屏蔽导电材料层位于所述栅极导电材料层的底部；

8.如权利要求

9.一种沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：步骤二中，所述第二导电类型柱由填充于所述底部沟槽中的第二导电类型掺杂的第二外延层组成。

11.如权利要求10所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：步骤二包括如下分步骤：

12.如权利要求11所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：各所述顶部沟槽对应的所述第一区域都位于所述顶部沟槽的第一侧面，各所述顶部沟槽对应的所述第二区域都位于所述顶部沟槽的第二侧面；

13.如权利要求9所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：所述沟槽栅中还包括屏蔽栅沟槽结构，所述屏蔽栅沟槽结构包括屏蔽导电材料层；

14.如权利要求13所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：所述屏蔽栅沟槽结构采用上下结构，所述屏蔽导电材料层位于所述栅极导电材料层的底部；

15.如权利要求9至14中任一权项所述的沟槽栅超结器件的制造方法，其特征在于：沟槽栅超结器件为N型器件，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者，沟槽栅超结器件为P型器件，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

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【技术特征摘要】

1.一种沟槽栅超结器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述第二导电类型柱由填充于所述底部沟槽中的第二导电类型掺杂的第二外延层组成。

4.如权利要求3所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述侧面连接区为带倾角的离子注入区。

6.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述沟槽栅中还包括屏蔽栅沟槽结构，所述屏蔽栅沟槽结构包括屏蔽导电材料层；

7.如权利要求6所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述屏蔽栅沟槽结构采用上下结构，所述屏蔽导电材料层位于所述栅极导电材料层的底部；

8.如权利要求1至7中任一权项所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：沟槽栅超结器件为n型器件，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型；或者，沟槽栅超结器...

【专利技术属性】
技术研发人员：支立明，杜发瑞，
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：

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