超级结晶体管及其形成方法技术

一种超级结晶体管及其形成方法，其中，超级结晶体管包括：半导体衬底内具有第二掺杂离子；位于半导体衬底内的若干第一沟槽，第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且第一沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；位于第一沟槽内的第一半导体层，第一半导体层内具有第一掺杂离子；位于相邻第一半导体层之间的半导体衬底内的第二沟槽；位于第二沟槽内的第二半导体层，第二半导体层内具有第二掺杂离子；位于第二半导体层表面的栅极结构、相邻栅极结构之间的第一半导体层内的体区以及栅极结构两侧的体区内的源区，源区内具有第二掺杂离子，体区内具有第一掺杂离子，且部分体区与栅极结构重叠。所述超级结晶体管的击穿电压提高、性能改善。

【技术实现步骤摘要】
超级结晶体管及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种超级结晶体管及其形成方法。
技术介绍
超级结（SuperJunction）结构是一种由一系列交替排列的P型半导体层和N型半导体层所构成的结构，而超级结MOS晶体管既是基于该超级结结构的一种半导体功率器件。所述超级结MOS晶体管是在垂直双扩散MOS（VDMOS，VerticalDouble-DiffusedMOS）晶体管的基础上发展而来的，除了具备所述垂直双扩散MOS晶体管所具有的优点之外，所述超级结MOS晶体管还具有导通电阻（Rdson）低、击穿电压（BV，BreakdownVoltage）高的特点。图1至图3是一种形成超级结MOS晶体管的过程的剖面结构示意图。请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100内具有N型离子，所述半导体衬底100内具有若干相邻的沟槽102，相邻沟槽102之间的半导体衬底为N型区103。请参考图2，在所述沟槽102（如图1所示）内形成填充满所述沟槽102的半导体层104；在所述半导体层104内掺杂P型离子。请参考图3，在相邻沟槽102之间的半导体衬底100表面形成栅极结构105；在相邻栅极结构105之间的半导体层104内形成P型体区106，且部分P型体区106与栅极结构105重叠；在所述栅极结构105两侧的P型体区106内形成N型源极107；在所述半导体衬底100与栅极结构105相对的表面形成漏极108。当所述超级结MOS晶体管开启时，位于栅极结构105底部的P型体区106反型而形成沟道区，使源极107和漏极108之间导通，且源极107和漏极108之间产生导通电流，所述导通电流能够以垂直于半导体衬底100表面的方向，在N型区103内流动，由于所述N型区103内的N型离子的浓度较高，从而能够使源极107和漏极108之间的导通电阻降低。当所述超级结MOS晶体管关闭时，半导体层104内的P型离子、以及和N型区103内的N型离子之间能够在平行于半导体衬底100表面的方向上相互扩散，并造成所述半导体层104和N型区103完全耗尽，从而使所述半导体层104和N型区103形成耗尽层，所述耗尽层能够使源极107和漏极108之间的击穿电压提高。然而，现有技术形成的超级结MOS晶体管性能不稳定，且所述超级结MOS晶体管的击穿电压有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种超级结晶体管及其形成方法，使所述超级结MOS晶体管的击穿电压得以提高，性能改善。为解决上述问题，本专利技术提供一种超级结晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第二掺杂离子；在所述半导体衬底内形成若干第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第一沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；在所述第一沟槽内形成填充满所述第一沟槽的第一半导体层，所述第一半导体层内具有第一掺杂离子；在相邻第一半导体层之间的半导体衬底内形成第二沟槽；在所述第二沟槽内形成填充满所述第二沟槽的第二半导体层，所述第二半导体层内具有第二掺杂离子；在形成第一半导体层和第二半导体层之后，在第二半导体层表面形成栅极结构；在相邻栅极结构之间的第一半导体层内形成体区，所述体区内具有第一掺杂离子，且部分体区与所述栅极结构重叠；在所述栅极结构两侧的体区内形成源区，所述源区内具有第二掺杂离子。可选的，所述第一沟槽的形成方法为：在半导体衬底表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出需要形成第一沟槽的半导体衬底表面；以所述第一掩膜层为掩膜，采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成第一沟槽。可选的，所述第一半导体层的形成工艺为：在形成所述第一沟槽之后，以所述第一掩膜层为掩膜，采用选择性外延沉积工艺在第一沟槽内形成第一半导体层；在所述选择性外延沉积工艺过程中，采用原位掺杂工艺在所述第一半导体层内掺杂第一掺杂离子；在形成第一半导体层之后，去除所述第一掩膜层。可选的，所述第二沟槽的形成方法为：在第一半导体层和半导体衬底表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出需要形成第二沟槽的半导体衬底表面；以所述第二掩膜层为掩膜，采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成第二沟槽。可选的，所述第二半导体层的形成工艺为：在形成所述第二沟槽之后，以所述第二掩膜层为掩膜，采用选择性外延沉积工艺在第二沟槽内形成第二半导体层；在所述选择性外延沉积工艺过程中，采用原位掺杂工艺在所述第二半导体层内掺杂第二掺杂离子；在形成第二半导体层之后，去除所述第二掩膜层。相应的，本专利技术还提供一种超级结晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有第二掺杂离子；位于所述半导体衬底内的若干第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第一沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；位于所述第一沟槽内的第一半导体层，所述第一半导体层内具有第一掺杂离子；位于相邻第一半导体层之间的半导体衬底内的第二沟槽；位于所述第二沟槽内的第二半导体层，所述第二半导体层内具有第二掺杂离子；位于第二半导体层表面的栅极结构；位于相邻栅极结构之间的第一半导体层内的体区，所述体区内具有第一掺杂离子，且部分体区与所述栅极结构重叠；位于所述栅极结构两侧的体区内的源区，所述源区内具有第二掺杂离子。可选的，所述第一掺杂离子为P型离子，所述第二掺杂离子为N型离子。可选的，所述第二沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第二沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸。可选的，所述第一沟槽的深度大于40微米，所述第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜的角度为80度～90度；所述第二沟槽的深度大于40微米，所述第二沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜的角度为80度～90度。可选的，所述第一半导体层的材料为硅、硅锗、碳化硅中的一种或多种，所述第二半导体层的材料为硅、硅锗、碳化硅中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：在所述超级结晶体管的形成方法中，具有第二掺杂离子的第二半导体层形成于第二沟槽内，所述第二沟槽位于相邻第一半导体层之间，通过控制形成工艺能够对所述第二半导体层内的第二掺杂离子进行调节，从而实现对相邻第一半导体层之间的第二掺杂离子数量的控制。而形成于第一沟槽内的第一半导体层底部尺寸大于顶部尺寸，易于使所述第一半导体层底部的第一掺杂离子数量小于顶部的第一掺杂离子数量。由于相邻第一半导体层之间的第二掺杂离子数量能够得到调节控制，从而能够使所述第二掺杂离子的数量根据第一半导体层内的第一掺杂离子数量变化而改变，从而使第一半导体层的第一掺杂离子数量与相邻第一半导体层之间的第二掺杂离子数量达到平衡的目的。在所形成的超级结晶体管关闭时，所述第一半导体层和第二半导体层能够完全耗尽，从而提高了所形成的超级结晶体管的击穿电压，使所述超级结晶体管的性能得到改善。进一步，所述第二半导体层的形成工艺为选择性外延沉积工艺，在所述选择性外延沉积工艺过程中，采用原位掺杂工艺在第二半导体层内掺杂第二掺杂离子；从而，通过控制所述原位掺杂工艺，能够对第二半导体层内的第二掺杂离子浓度进行控制，从而使第二半导体层内的第二掺杂离子数量的变化与第一半导体层内的第一掺杂离子数量的变化相对应，使第一半导体层的第一掺杂离子数量、与相邻第一半导体层之间的第二掺杂离子数量达到平衡，以此提高超级结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级结晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第二掺杂离子；在所述半导体衬底内形成若干第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第一沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；在所述第一沟槽内形成填充满所述第一沟槽的第一半导体层，所述第一半导体层内具有第一掺杂离子；在相邻第一半导体层之间的半导体衬底内形成第二沟槽；在所述第二沟槽内形成填充满所述第二沟槽的第二半导体层，所述第二半导体层内具有第二掺杂离子；在形成第一半导体层和第二半导体层之后，在第二半导体层表面形成栅极结构；在相邻栅极结构之间的第一半导体层内形成体区，所述体区内具有第一掺杂离子，且部分体区与所述栅极结构重叠；在所述栅极结构两侧的体区内形成源区，所述源区内具有第二掺杂离子。

【技术特征摘要】
1.一种超级结晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第二掺杂离子；在所述半导体衬底内形成若干第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第一沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；在所述第一沟槽内形成填充满所述第一沟槽的第一半导体层，所述第一半导体层内具有第一掺杂离子；在相邻第一半导体层之间的半导体衬底内形成第二沟槽，所述第二沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述第二沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸；在所述第二沟槽内形成填充满所述第二沟槽的第二半导体层，所述第二半导体层内具有第二掺杂离子；在形成第一半导体层和第二半导体层之后，在第二半导体层表面形成栅极结构；在相邻栅极结构之间的第一半导体层内形成体区，所述体区内具有第一掺杂离子，且部分体区与所述栅极结构重叠；在所述栅极结构两侧的体区内形成源区，所述源区内具有第二掺杂离子。2.如权利要求1所述超级结晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一沟槽的形成方法为：在半导体衬底表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出需要形成第一沟槽的半导体衬底表面；以所述第一掩膜层为掩膜，采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成第一沟槽。3.如权利要求2所述超级结晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一半导体层的形成工艺为：在形成所述第一沟槽之后，以所述第一掩膜层为掩膜，采用选择性外延沉积工艺在第一沟槽内形成第一半导体层；在所述选择性外延沉积工艺过程中，采用原位掺杂工艺在所述第一半导体层内掺杂第一掺杂离子；在形成第一半导体层之后，去除所述第一掩膜层。4.如权利要求1所述的超级结晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二沟槽的形成方法为：在第一半导体层和半导体衬底表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出需要形成第二沟槽的半导体衬底表面；以所述第二掩膜层为掩膜，采用各...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪周，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：