專利名稱：超結結構和超結半導體器件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超結結構的制造方法和超結半導體器件的制造方法。
背景技術：
功率MOSFET是多子導電型器件，具有輸入阻抗高、頻率高、導通電阻具有正溫度 系數(shù)等諸多優(yōu)點。這些優(yōu)點使其在功率電子領域得到了廣泛應用，大大提高了電子系統(tǒng)的 效率。器件耐高壓需要漂移區(qū)較長且漂移區(qū)摻雜濃度低。然而，隨 著漂移區(qū)長度的增加和摻雜濃度的降低，導致器件的導通電阻0增 加，開態(tài)功耗增大，器件導通電阻t與擊穿電壓BV存在如下關系即
權利要求
1. 一種超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于包括如下步驟a、在半導體襯底上外延形成第一導電類型的半導體漂移區(qū)；b、在所述第一導電類型的半導體漂移區(qū)上，沿所述的第一導電類型的半導體漂移區(qū)的 頂部向所述半導體襯底刻蝕，直到半導體襯底，形成第一溝槽；C、在所述第一導電類型的半導體漂移區(qū)頂部覆蓋注入掩蔽層，通過第一溝槽的兩內(nèi)側 壁，采用小傾角離子注入將第一溝槽兩內(nèi)側壁變?yōu)榕c第一導電類型相反的第二導電類型的 半導體漂移區(qū)；所述第一導電類型的半導體漂移區(qū)和第二導電類型的半導體漂移區(qū)形成超 結，超結構成器件的漂移區(qū)；超結在第一溝槽兩外側對稱分布；d、在所述第一溝槽中填充絕緣介質，使絕緣介質上表面高于漂移區(qū)；e、對所述絕緣介質進行表面平坦化，使絕緣介質表面與兩側的半導體漂移區(qū)表面齊 平，或略低于半導體漂移區(qū)表面；f、在所述半導體漂移區(qū)上外延生長形成體區(qū)，半導體體區(qū)的橫向過生長使體區(qū)的邊緣 覆蓋所述第一溝槽的內(nèi)側；g、在所述第一溝槽上方的體區(qū)上，沿所述體區(qū)的頂部向絕緣介質刻蝕，直到完全露出 絕緣介質，形成第二溝槽以定義槽柵的位置，第二溝槽橫向寬度大于或等于第一溝槽中絕 緣介質的橫向寬度；h、在所述第二溝槽及絕緣介質上面形成槽柵，槽柵的橫向尺寸大于或等于絕緣介質的 橫向寬度；i、在所述體區(qū)表面進行離子注入形成源區(qū)和體接觸區(qū)；最后進行半導體襯底減薄、電 極制備以及表面鈍化工藝，形成完整的器件。
2.根據(jù)權利要求1所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于在形 成第一導電類型的半導體漂移區(qū)步驟之前，在所述半導體襯底上形成第二導電類型的半導 體耐壓層，形成半超結結構和半超結半導體器件。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于 所述f步驟中，在形成體區(qū)后，采用離子注入方法調(diào)節(jié)體區(qū)的濃度。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于 所述步驟b中，刻蝕包括干法刻蝕和濕法刻蝕，干法刻蝕形成的第一溝槽呈U型，濕法刻蝕 形成的第一溝槽呈梯形或V型。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于 所述步驟c中，小傾角離子注入是指離子注入的方向與所述有源區(qū)表面的法線方向夾角為 0-30度，注入第二導電類型的雜質選擇擴散系數(shù)小的雜質。
6.根據(jù)權利要求1所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于第一 溝槽內(nèi)的絕緣介質是二氧化硅，或者是介電常數(shù)遠大于半導體漂移區(qū)的絕緣介質，或者是 介電系數(shù)低于二氧化硅的絕緣介質，所述絕緣介質的臨界擊穿電場大于30V/ym。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有延伸溝槽的超結半導體器件的制造方法，其特征在于 所述d步驟之前，在第一導電類型的半導體漂移區(qū)的頂部設置有掩蔽層，作為d步驟平坦化 的終止層。
8.根據(jù)權利要求1所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于所述e 步驟中，首先采用化學機械平坦化，直到第一導電類型的半導體漂移區(qū)的頂部的掩蔽層；之后采用干法刻蝕拓展槽內(nèi)介質，使絕緣介質表面與兩側的半導體漂移區(qū)表面齊平，或略低 于半導體漂移區(qū)表面。
9.根據(jù)權利要求1所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于本方 法制備的器件應用在MOS控制的器件上。
10.根據(jù)權利要求1所述的超結結構和超結半導體器件的制造方法，其特征在于第 一導電類型的半導體漂移區(qū)的導電類型為P型或N型，第二導電類型的半導體漂移區(qū)的導 電類型為N型或P型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超結結構和超結半導體器件的制造方法，通過刻蝕溝槽、小傾角離子注入、填充絕緣介質以及平坦化，之后形成有源層和電極等工藝關鍵步驟形成新型半導體超結及超結器件。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點第一，避免采用多次外延、多次注入的方式形成超結；第二、可以確保槽柵底部與體區(qū)下界面平齊或略低，從而提高器件耐壓，并降低柵-源和柵-漏電容；第三，由于溝槽的深度降低，小角度注入的工藝難度降低，工藝容差增加，且拓展溝槽內(nèi)介質的填充和平坦化更容易；第四、不需要復雜的掩模，避免了小角度注入對溝道區(qū)的影響；第五、避免拓展槽填充及平坦化、槽柵制作以及平坦化對已形成的體區(qū)、體接觸區(qū)以及源區(qū)產(chǎn)生不利影響。
文檔編號H01L21/331GK102148163SQ201110051879
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權日2011年3月4日
發(fā)明者姚國亮, 王元剛, 羅小蓉, 葛瑞, 陳曦, 雷天飛 申請人:電子科技大學