具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构，包括：在高掺杂N型的衬底上外延形成的P型外延层；在P型外延层表面形成有P型体区；在P型体区顶部形成有栅沟槽，栅沟槽从外延层的上表面向下延伸穿过P型体区，在栅沟槽的底部形成有N型漂移区，N型漂移区包裹栅沟槽的底部；位于栅沟槽下方的N型柱体区，N型柱体区的上表面与N型漂移区的底部相接触，N型柱体区的下表面与衬底相接触；在栅沟槽形成有栅介质层以及填充剩余栅沟槽的栅极多晶硅层；在沟槽两侧的P型体区上方形成有源端重掺杂区，在栅极多晶硅层上形成有绝缘介质层。本发明专利技术N型漂移区的引入，使得N型漂移区对沟槽栅底部形成了更好的包裹，降低了超结沟槽栅MOSFET器件的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体，特别是涉及一种具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构及其制造方法。

技术介绍

1、沟槽栅mosfet器件广泛用于功率转换电路，常用于功率开关器件。沟槽栅的导通电阻rsp和击穿电压bv是其重要的参数指标之一，获得更高的击穿电压，更低的沟槽栅的导通电阻可以提高产品的竞争力。为了改善中高压(50～200v)沟槽栅的导通电阻，通过注入实现的超结-沟槽栅概念被提了出来，如图1所示。

2、其中，各附图标记的含义包括：101为高掺杂n型衬底，102为n型外延层/n型漂移区(5e15～1e17cm^-3)，103为辅助n型漂移区耗尽的p型注入区(p-pillar，ppl)，104为栅介质层，105为栅极多晶硅，106为p型体区，107为p型重掺杂注入，108为n型重掺杂注入，109为接触孔，110为层间绝缘介质层，211为源端-体区端金属层，112为漏端金属层。

3、以n沟道沟槽栅为例，为了改善超结-沟槽栅器件的特性，用于辅助漂移区耗尽的p-pillar103的底端会尽可能的靠近高掺杂的衬底101以使得可耗尽的n型漂移区长。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构，其特征在于：所述P型外延层的掺杂浓度为5e15～5e17cm^-3。

3.根据权利要求1所述的具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构，其特征在于：所述N型漂移区利用磷离子进行第一次N型漂移区离子注入，之后进行热扩散推进形成。

4.根据权利要求3所述的具有N型超结沟槽栅的MOSFET器件结构，其特征在于：所述磷离子的注入能量为5～25KeV，注入剂量为1e12～2e13cm^-2。

5.根据权利要求1所述的...

【技术特征摘要】

1.一种具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述p型外延层的掺杂浓度为5e15～5e17cm^-3。

3.根据权利要求1所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述n型漂移区利用磷离子进行第一次n型漂移区离子注入，之后进行热扩散推进形成。

4.根据权利要求3所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述磷离子的注入能量为5～25kev，注入剂量为1e12～2e13cm^-2。

5.根据权利要求1所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述n型柱体区的注入离子为磷离子。

6.根据权利要求5所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述磷离子的注入剂量为1e12～1e13cm^-2，注入能量为50～5000kev。

7.根据权利要求1所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构，其特征在于：所述栅介质层的材料为二氧化硅。

8.根据权利要求1至7任一项所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于，至少包括：

9.根据权利要求8所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于：步骤一中的所述p型外延层的掺杂浓度为5e15～5e17cm^-3。

10.根据权利要求8所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于：步骤三的所述在所述n型漂移区顶部形成栅沟槽的方法包括：在所述p型体区上形成自下而上依次堆叠的刻蚀停止层、硬掩膜层和光刻胶层；光刻打开所述光刻胶层以定义出所述栅沟槽的形成位置，之后利用刻蚀的方法在所述硬掩膜层上形成开口至所述刻蚀停止层上；去除所述光刻胶层，以所述硬掩膜层为掩膜刻蚀所述开口底部的所述刻蚀停止层、所述p型外延层以形成所述栅沟槽。

11.根据权利要求10所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于：步骤三中的所述刻蚀停止层的材料为氮化硅。

12.根据权利要求10所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于：步骤三中的所述硬掩膜层的材料为二氧化硅。

13.根据权利要求8所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在于：步骤三中利用磷离子进行所述第一次n型漂移区离子注入。

14.根据权利要求13所述的具有n型超结沟槽栅的mosfet器件结构的制造方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：许昭昭，刘冬华，钱文生，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：