一种超结沟槽金属氧化物半导体场效应管及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种高压的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管的结构及其制造方法，根据本发明专利技术的结构，在每个单元内都包括一个第一导电类型的第一柱状掺杂区和一对第二导电类型的第二柱状掺杂区，还包括至少一个栅沟槽和多个沟槽式源体接触区。本发明专利技术采用了RSO结构以减小电荷分布不平衡，陷阱电荷等问题对器件性能的影响，使器件拥有更好的工作特性。并且，P型和N型柱状掺杂区采用了掺杂的形成方式，并且只用到一次沟槽刻蚀，简化了制造流程并有效地节约了器件的制作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体功率器件的器件构造及制造方法。特别涉及一种改进的超结(super-junction,下同)沟槽金属氧化物半导体场效应管(M0SFET,下同)的器件沟槽及制造方法。
技术介绍
在半导体功率器件领域，由于超结沟槽MOSFET器件具有较高的击穿电压和较低的漏-源电阻(Rds)，所以其比普通的沟槽MOSFET器件在应用中更具有优势。然而，超结沟槽MOSFET在制造和应用中也存在不足。众所周知，超结沟槽MOSFET器件的基本结构是在重掺杂的衬底上用离子注入的方法形成间隔交替的P型和N型柱状掺杂结构，其二者相互连接且相互平行。但是，在生产制造过程中，这种结构极易受到影响，例如在随后的热环境中，所述P型和N型柱状掺杂结构之间的杂质离子会发生再次扩散运动以及柱状掺杂区中的陷阱电荷等因素，这些因素都会造成超结沟槽MOSFET器件中的电荷分布不平衡，从而对超结沟槽MOSFET器件性能造成毁灭性的影响。尤其是，在电压低于200V时，随着柱状掺杂区的宽度变窄，上述的因素作用将更加明显。在美国专利号为US7，601，597B2的美国专利中揭示了一种方法可以有效地避免上述P型和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，包括多个单元，每个单元包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的外延层，该外延层位于所述衬底的上表面，且该外延层的多数载流子浓度低于所述衬底；一对深沟槽，从所述外延层的上表面向下延伸入所述外延层；平台区，位于所述的一对深沟槽之间；第一导电类型的第一柱状掺杂区，位于所述平台区内；一对第二导电类型的第二柱状掺杂区，位于所述平台区内，且与所述深沟槽的侧壁相邻，所述第二柱状掺杂区围绕所述第一柱状掺杂区且与所述第一柱状掺杂区平行交替排列；第二导电类型的体区，位于所述平台区内，靠近所述深沟槽的部分侧壁且覆盖所述第一柱状掺杂区和所述第二柱状掺杂区的上表面；至少一个沟槽栅，...

【技术特征摘要】
2012.08.07 US 13/568,2971.一种超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，包括多个单元，每个单元包括: 第一导电类型的衬底； 第一导电类型的外延层，该外延层位于所述衬底的上表面，且该外延层的多数载流子浓度低于所述衬底； 一对深沟槽，从所述外延层的上表面向下延伸入所述外延层； 平台区，位于所述的一对深沟槽之间； 第一导电类型的第一柱状掺杂区，位于所述平台区内； 一对第二导电类型的第二 柱状掺杂区，位于所述平台区内，且与所述深沟槽的侧壁相邻，所述第二柱状掺杂区围绕所述第一柱状掺杂区且与所述第一柱状掺杂区平行交替排列； 第二导电类型的体区，位于所述平台区内，靠近所述深沟槽的部分侧壁且覆盖所述第一柱状掺杂区和所述第二柱状掺杂区的上表面； 至少一个沟槽栅，从所述平台区的上表面向下穿过所述体区并延伸入所述第一柱状掺杂区，包括一个衬有栅极氧化层的栅电极； 多个沟槽式源体接触区，位于所述平台区，每个所述沟槽式源体接触区都填充有所述的接触金属插塞，且穿过一个接触绝缘层并延伸入所述体区； 第一导电类型的源区，靠近所述体区的上表面且位于每个所述的沟槽栅和与其相邻的所述沟槽式源体接触区的侧壁之间，其中所述源区的多数载流子浓度高于所述外延层。2.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，其中所述深沟槽的底部未到达所述衬底和所述外延层的接触面。3.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，其中所述深沟槽的底部越过所述衬底和所述外延层的接触面且向下延伸入所述衬底中，同时，所述第一柱状掺杂区和所述第二柱状掺杂区的下底面靠近所述衬底和所述外延层的接触面。4.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，还包括一个第二导电类型的欧姆体接触区,其位于所述体区中并至少包围每个所述沟槽式源体接触区的底部，其中所述欧姆体接触区的多数载流子浓度高于所述体区。5.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，还包括一个终端区，该终端区进一步包括一个短接至所述源区的第一类保护环和多个具有悬浮电压的第二类保护环，其中所述第一类和第二类保护环的结深都大于所述体区的结深，所述第一类保护环还通过一个位于终端区中的体区而短接至一个第三柱状掺杂区和一个第四柱状掺杂区，其中所述第三柱状掺杂区为第一导电类型且其宽度为所述第一柱状掺杂区的一半，所述第四柱状掺杂区为第二导电类型且其宽度等于所述第二柱状掺杂区的宽度。6.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，其中所述的接触金属插塞包括衬有一层势垒层的钨插塞，其中所述势垒层为Ti/TiN或者Co/TiN或者Ta/TiN。7.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化物半导体场效应管，还包括至少一个用于栅连接的沟槽栅，其通过一个沟槽式栅接触区而连接至栅金属层，其中所述沟槽式栅接触区填充有所述接触金属插塞。8.根据权利要求1所述的超结沟槽金属氧化半导体场效应管，其中每个深沟槽都填充有一个衬有电介质层的屏蔽电极，其中所述屏蔽电极通过一个沟槽式源接触区连接至源金属，其中所述沟槽式源接触区填...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢福渊，
申请(专利权)人：力士科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：