CN102142378B - 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法 - Google Patents

具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102142378B
CN102142378B CN2011100518784A CN201110051878A CN102142378B CN 102142378 B CN102142378 B CN 102142378B CN 2011100518784 A CN2011100518784 A CN 2011100518784A CN 201110051878 A CN201110051878 A CN 201110051878A CN 102142378 B CN102142378 B CN 102142378B
Authority
CN
China
Prior art keywords
groove
conduction type
drift
semiconductor
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011100518784A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102142378A (zh
Inventor
罗小蓉
王元刚
姚国亮
雷天飞
葛瑞
陈曦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Institute of Electronic and Information Engineering of Dongguan UESTC
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN2011100518784A priority Critical patent/CN102142378B/zh
Publication of CN102142378A publication Critical patent/CN102142378A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102142378B publication Critical patent/CN102142378B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种新型具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,通过多次外延多次注入、刻蚀延伸沟槽、填充绝缘介质以及平坦化,之后形成有源层和电极等关键工艺步骤,实现了一种新型超结结构和超结半导体器件的工艺制造。相对于现有技术,本发明具有以下优点:第一,可以形成窄且高浓度P柱区或N柱区,有利于降低导通电阻;第二,可以确保槽栅底部与体区下界面平齐或略低于体区下界面,从而提高器件耐压,并降低栅-源和栅-漏电容;第三、不需要复杂的掩模,避免了小角度注入工艺对沟道区的影响;第四、避免了延伸槽填充及平坦化、槽栅制作及平坦化对已形成的体区、体接触区以及源区产生的不利影响。

Description

具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法
技术领域
    本发明涉及两种超结结构的制造方法和超结半导体器件的制造方法。
背景技术
功率MOSFET是多子导电型器件,具有输入阻抗高、频率高、导通电阻具有正温度系数等诸多优点。这些优点使其在功率电子领域得到了广泛应用,大大提高了电子系统的效率。
器件耐高压需要漂移区较长且漂移区掺杂浓度低。然而,随着漂移区长度的增加和掺杂浓度的降低,导致器件的导通电阻(                                                
Figure 2011100518784100002DEST_PATH_IMAGE001
)增加,开态功耗增大,器件导通电阻R on 与击穿电压BV存在如下关系:即
Figure 807583DEST_PATH_IMAGE002
随着制造工艺的进步,硅片上元胞密度做越来越大,常规的平面栅VDMOS的比导通电阻下降受JFET(Junction field effect transistor)效应的限制已经达到极限。由于UMOS(U-type trench MOS,U型沟槽MOS)具有无JFET效应及高沟道密度的优势,随着工艺的进步,其比导通电阻可以做的很小。但即使采用的UMOS结构,当在高压大电流应用时,由于漂移区的电阻占器件总电阻的绝大部分,所以硅极限的问题仍然没有解决。
     1988年飞利浦美国公司的D. J. Coe申请美国专利 US4754310(发明名称:High voltage semiconductor device【高压半导体器件】)第一次提出在横向高压MOSFET(LDMOSFET)结构中采用交替的P区和N区作为耐压区,以代替传统功率器件中单一导电类型(N型或P型)的低掺杂的漂移区作为耐压层的方法。
在美国专利US patent 521627, 1993, semiconductor power devices with alternation conductivity type high-voltage breakdown regions【具有交替导电类型高耐压区的半导体功率器件】,提出在纵向功率器件(尤其是纵向MOSFET)中采用交替的P柱区和N柱区作为漂移层的思想,并称其为“复合缓冲层”。
1997年Tatsuhiko等人(theory of semiconductor superjunction devices, Japanese Journal of Applied Physics,1997【半导体超结器件理论,日本应用物理学报】)提出了“超结理论”。此后“超结”(superjunction, SJ)这一概念被众多器件研究者所引用。
将超结引入功率VDMOS,在提高耐压的基础上降低导通电阻;但为了获得高性能的超结VDMOS, 其工艺实现的难度较大。首先,VDMOS器件耐压越高,所需纵向P柱区和N柱区越深,常规“超结”结构是采用多次外延、多次注入工艺形成外延层200X(X代表外延或者离子注入的序数)和离子注入区域300X,如图1(a);然后经过退火工艺形成第一导电类型的半导体漂移区2'和第二导电类型的半导体漂移区3',见图1(b)所示。因而制作深P柱区和N柱区时外延和注入的次数很多,工艺难度很大,成本高;而且,采用多次注入、多次外延以及退火形成纵向的交替的P型和N型柱区,难以形成高浓度且窄条度的P型或N型柱区,因而限制了器件导通电阻的进一步降低;其次,“超结”器件的电学性能对电荷非平衡很敏感,工艺上须精确控制P柱区和N柱区的宽度和浓度,否则导致器件电学性能退化;再次,器件的体二极管反向恢复变硬等,而且在大电流应用时候会有可靠性下降以及由于横向PN结耗尽层扩大造成的导通电阻下降等问题。
在美国专利US7,230,310B2,(发明名称:superjunction voltage sustaining layer with alternating semiconductor and high-K dielectric regions【具有交替的半导体区和高K介质区的超结耐压层】)中提出,利用高介电常数介质来提高器件的性能的思想。这种结构可有避免常规的超结p柱和n柱相互扩散的问题,而且在大电流时扩大器件的安全工作区,降低器件的导通电阻。但因专利中的器件结构如果基于多次外延、多次注入工艺工艺得到,P柱区和N柱区不能做很窄(比导通不能很小);由于此专利中需要独立刻槽来形成高介电常数介质填充槽,这势必会增加工艺的复杂度。另一方面,美国专利US7,230,310B2,(method of manufacturing semiconductor device having composite buffer layer, 【具有复合缓冲层的半导体器件的制造方法2007】)中采用刻槽并键合的方式形成超结结构,但工艺难度较大。
文献(Yoshiyuki Hattori, Takashi Suzuki, Masato Kodama, Eiko Hayashii, and Tsutomu Uesugi,Shallow angle implantation for extended trench gate power MOSFETs with super junction structure,【在具有延伸槽栅的超结功率MOSFET中的小倾角注入】 ISPSD,2001)提出了一种利用小倾角注入形成的槽栅超结VDMOS结构,在一定程度上降低了工艺成本。而且由于这种工艺的特点,P柱区或N柱区可以做得很窄,在要求低功耗功率电子领域具有很好的应用前景。但是这种工艺中注入离子穿透槽侧壁的氧化层,故需要精确控制氧化层的厚度,工艺难度大,对工艺比较敏感,耐压也做不高。
中国专利 CN 101267000A,(王彩琳,孙军,氧化物填充的延伸沟槽栅超结MOSFET及其制造方法)和学位论文(孙军,【SJ MOSFET 特性分析与设计】2008)中提出了具有延伸沟槽的超结UMOS,器件结构如图2所示。该文献中利用小倾角离子注入的方式形成超结结构中的N柱区。但是此结构延伸沟槽中填充的是二氧化硅,虽然在很大程度上提高了器件的动态性能,但是器件的导通损耗并没有很大的改善,而且此结构的耐压对漂移区的电荷非平衡效应还是很敏感。
中国专利 CN 101267000A,(王彩琳,孙军,氧化物填充的延伸沟槽栅超结MOSFET及其制造方法)和学位论文(孙军,【SJ MOSFET 特性分析与设计】2008)公开图2所示半导体器件按照以下关键步骤制造:(1)在衬底上外延生长形成第一导电类型的漂移区、外延或/和离子注入形成体区、离子注入形成体接触区以及源区;(2)刻蚀第一导电类型的漂移区直至衬底,形成第一沟槽;(3)利用小倾角离子注入将第一沟槽的两内侧壁形成窄且杂质浓度较高的第二导电类型半导体区域,从而在槽两侧形成超结。经以上工艺后形成如图3所示的剖面。(4)在第一沟槽内填充并平坦化二氧化硅;(5)刻蚀二氧化硅形成第二沟槽,在第二沟槽内制作槽栅。然而,在形成有源区(含体区、体接触区以及源区)后再进行小倾角离子注入、氧化物填充延伸沟槽以及槽栅形成的工艺工艺步骤具有以下主要缺点:(1)工艺上难以准确控制延伸沟槽内二氧化硅的高度。一方面,槽栅在纵向必须跨越体区(即延伸沟槽内氧化物的上表面不能高于体区的下表面);另一方面,槽栅与漂移区交迭越长,栅-漏电容越大,且器件耐压随延伸沟槽内二氧化硅高度的减小而降低,故工艺上需准确控制延伸沟槽内二氧化硅的高度以确保器件电学性能;(2)器件耐压越高,延伸沟槽越深,注入难度越大,工艺容差越小;(3)为了确保小倾角注入的离子覆盖槽两侧壁有源层以下所有的区域,且不覆盖槽两侧壁的有源层,用于离子注入的掩模比较难做,增加了工艺复杂度。(4)延伸槽填充及平坦化、槽栅制作以及平坦化将影响已形成的体区、体接触区以及源区。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,相对于现有技术,一方面本发明,可以形成窄且高浓度的P柱区或N柱区,有利于降低导通电阻;第二、易于控制HK填充的高度,平坦化比较容易,从而提高器件耐压,并降低栅-源和栅-漏电容;第三,不需要小角度注入形成超结的工艺所需要的复杂的掩模;第四、避免拓展槽填充及平坦化、槽栅制作以及平坦化对已形成的体区、体接触区以及源区产生负面影响。
本发明是通过采用下述技术方案实现的:
一种具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于包括如下步骤:
a、在半导体衬底上外延形成第一导电类型的半导体漂移层,在第一导电类型的半导体漂移层上选择性离子注入,使第一导电类型的半导体漂移层局部形成与第一导电类型相反的第二导电类型的半导体漂移层;采用相同的掩模板,多次重复上述外延和离子注入工艺,之后进行退火,使多次注入形成的第二导电类型的半导体漂移层纵向连接在一起,从而形成交替的第一导电类型的半导体漂移区和第二导电类型的半导体漂移区,所述第一导电类型的半导体漂移区与相邻的第二导电类型的半导体漂移区形成超结结构,构成器件的漂移区;超结在第一沟槽两外侧对称分布;
b、在所述第二导电类型的半导体漂移区上,从顶部局部刻蚀所述的第二导电类型的半导体漂移区直至所述半导体衬底,形成第一沟槽;并且第一沟槽两侧留下窄且等宽度的第二导电类型半导体层。
c、在所述第一沟槽中填充绝缘介质,使绝缘介质上表面高于漂移区; 
d、对所述绝缘介质进行平坦化,使绝缘介质表面与两侧的半导体漂移区表面齐平,或低于半导体漂移区表面;
e、在所述半导体漂移区上外延生长形成体区,半导体体区的横向过生长使体区的边缘覆盖所述第一沟槽的内侧;可选地,采用离子注入方式调节体区的浓度; 
f、在所述第一沟槽上方的体区,沿体区的顶部向所述第一沟槽,直到完全露出绝缘介质,形成第二沟槽以定义槽栅的位置;第二沟槽的横向宽度应该大于或等于第一沟槽的横向宽度;
g、采用常规制作槽栅的技术,在所述第二沟槽的两内侧壁以及介质上面形成槽栅结构;
h、之后在体区表面进行离子注入方式形成源区和体接触区;最后进行电极制备和钝化,形成完整的器件结构。
在形成第一导电类型的半导体漂移区步骤之前,在所述半导体衬底上形成第二导电类型的半导体耐压层,其余步骤同a-i,从而形成半超结结构和半超结半导体器件。
所述步骤b中,刻蚀包括干法刻蚀和湿法刻蚀,干法刻蚀形成的第一沟槽呈U型,湿法刻蚀形成的第一沟槽呈梯形或V型。
所述c步骤之前,在第一导电类型的半导体漂移区的顶部设置有掩蔽层,作为d步骤平坦化的终止层。
第一沟槽内的绝缘介质是二氧化硅,或者是介电常数远大于半导体漂移区的绝缘介质,或者是介电系数低于二氧化硅的绝缘介质,所述绝缘介质的临界击穿电场大于30V/μm。
在所述c步骤中,第一沟槽内绝缘介质的填充可以采用热生长或淀积的方式,淀积生长的介质不及热生长的介质致密,进行高温增密;第一沟槽内绝缘介质较厚,则采用多次淀积的方式填充。
所述d步骤中,首先采用化学机械平坦化,直到第一导电类型的半导体漂移区顶部的掩蔽层;之后采用干法刻蚀延伸槽内介质,使介质表面与两侧的半导体漂移区表面齐平,或略低于半导体漂移区表面;
所述步骤g中,槽栅的形成方式为:利用热氧化方法,在有源区的侧壁形成栅极氧化层,然后利用化学气相沉积法在绝缘介质上填充多晶硅,由此形成槽栅。
本方法制备的器件应用在MOS控制器件上。
第一导电类型的半导体漂移区的导电类型为P型或N型,第二导电类型的半导体漂移区的导电类型为N型或P型。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果如下:
1、采用本发明所述的a-h步骤,在形成有源区(含体区、体接触区以及源区)之前完成超结和拓展槽结构的制作。相对于常规多次外延多次注入的方式和小角度注入形成超结、以及先形成有源区再制作拓展槽和槽栅的技术,本发明公开的制造方法有以下优点:第一,可以形成窄且高浓度P柱区或N柱区,有利于降低导通电阻和开态功耗;第二,可以确保槽栅底部与体区下界面平齐或略低于体区下界面,从而提高器件耐压,并降低栅-源和栅-漏电容;第三、不需要复杂的掩模,并且避免了小角度注入工艺对沟道区的影响;第四、避免了延伸槽填充及平坦化、槽栅制作及平坦化对已形成的体区、体接触区以及源区产生的不利影响。利用此工艺方法制造的国内功率器件由于其优越的性能和较简单的工艺,使得此器件结构在高压低功耗的功率电子领域有很好的应用前景。
 2、采用本发明的方法制造半超结的MOS控制纵向器件,只需在形成第一导电类型的半导体漂移区之前,在所述半导体衬底上形成第二导电类型的半导体耐压层,从而降低了刻槽深度以及其他工艺的难度,并耐压程度较高(耐压高于400V)。
3、本方法制备的器件应用在MOS控制器件上,第一沟槽内的介质是微电子工艺中最常用、工艺最成熟的二氧化硅,与常规的超结VDMOS相比,可以增加器件的开关频率,改善动态特性;或者是介电常数远大于半导体漂移区的介质,这样增加漂移区浓度,降低导通电阻,并大大降低器件电学性能对超结结构电荷非平衡效应的敏感性;或者是介电系数低于二氧化硅的介质,可以增加器件的开关频率,改善动态特性。
4、本方法制备的器件应用在MOS控制纵向器件上,能有效缓解耐压、导通电阻以及开关损耗之间的矛盾关系。
附图说明
图1 是常规超结器件的制造示意图;其中图1(a)是多次外延第一导电类型的半导体、多次局部离子注入第二导电类型的杂质,图1(b)是经过退火工艺形成连在一起的超结VDMOS;
图2 是具有延伸槽的超结VDMOS结构示意图;
图3先形成有源区、再进行小角度离子注入形成超结后剖面示意图;
图4a 是采用多次外延、多次离子注入并退火形成的超结剖面示意图;
图4b是刻蚀第二导电类型的注入漂移区形成第一沟槽的示意图;
图4c是在第一沟槽中填充绝缘介质并平坦化示意图;
图4d是在漂移区上外延横向过生长形成体区的剖面示意图;
图4e是刻蚀体区直到露出绝缘介质以定义槽栅位置的剖面示意图;
图4f是槽栅形成后示意图;
图4g 是注入源区、体接触区及电极形成之后的具有延伸槽的超结VDMOS示意图(基于多次外延、多次离子注入形成超结结构);
图5a 是基于本发明制造方法制造的IGBT结构示意图;
图5b和图5c采用本发明制造方法制造IGBT的两步关键工艺示意图;
图6a 是基于本发明制造方法制造的P沟道超结VDMOS结构示意图;
图6b和图6c 是基于本发明制造方法制造P沟道超结VDMOS的两步关键示意图;
图7a 是基于本发明制造方法制造的半超结VDMOS结构示意图;
图7b和图7c是基于本发明制造方法制造半超结VDMOS的两步关键示意图;图中标记:
1、半导体衬底;2、第一导电类型的半导体漂移区;3、第二导电类型的半导体漂移区;2'、多次外延、多次离子注入及退火形成的第一导电类型的半导体漂移区;3'、多次外延、多次离子注入及退火形成的第二导电类型的半导体漂移区;4、绝缘介质;4'、二氧化硅介质;5、体区;6、槽栅SiO2层;7、体接触区;8、金属电极材料;9、源区;10、厚SiO2层;11、多晶硅;12、第二导电类型的半导体耐压层; 13、注入掩蔽层。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式,本发明公开了一种具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其包括如下步骤:
a、在半导体衬底材料1(在该实施例中是n+型半导体衬底)上,多次外延生长P型的第一导电类型的半导体层和多次注入N型杂质砷以形成N型的第二导电类型的半导体层,退火后形成第一导电类型的半导体区2和第二导电类型的半导体区3,二者形成超结结构,如图4a所示;
b、在所述第二导电类型的半导体上,从顶部局部刻蚀所述的第二导电类型的半导体区直至所述半导体衬底,形成第一沟槽;并且第一沟槽左右两侧留下窄且等宽度的第二导电类型半导体层3。如图4b所示。使用干法刻蚀湿法刻蚀。优先采用干法刻蚀,可准确控制沟槽的形状及深宽比。
c、在所述第一沟槽中填充绝缘介质4,使绝缘介质4上表面高于漂移区。在填充绝缘介质4之前,在第一导电类型的半导体漂移区的顶部形成掩蔽层,作为下一步骤平坦化的终止层。
d、绝缘介质平坦化。首先采用化学机械平坦化,直到第一导电类型的半导体漂移区的顶部的掩蔽层;之后采用干法刻蚀拓展槽内介质,使绝缘介质表面与两侧的半导体漂移区表面齐平,或略低于半导体漂移区表面,如图4c所示。至于绝缘介质的具体材料,本发明没有限制。所述绝缘介质的临界击穿电场优选地大于30V/μm。
e、在所述半导体漂移区上选择性外延生长半导体以形成体区5, 半导体体区的横向过生长使体区的边缘覆盖所述第一沟槽的内侧,如图4d所示。可选地,采用离子注入方式调节体区的浓度; 
f、在所述第一沟槽上方的体区,沿体区的顶部向所述第一沟槽中填充绝缘介质刻蚀,直到完全露出绝缘介质,形成第二沟槽以定义槽栅的位置。第二沟槽的横向宽度应该大于或等于第一沟槽内绝缘介质的横向宽度,如图4e所示;
g、利用热氧化方法,在有源区的侧壁形成栅极氧化层6,然后利用CVD(化学气相沉积)等技术在绝缘介质上填充多晶硅11并平坦化多晶硅,,由此形成栅极结构(槽栅结构)。槽栅结构的横向尺寸应该大于或绝缘介质的横向宽度。如图4f所示;
h、在体区表面进行离子注入形成源区和体接触区;体区、体接触区和源区共同形成有源区;最后进行半导体衬底1减薄、电极8制备以及在有源层上形成厚SiO2层10的工艺,形成完整的器件结构,器件结构如图4g所示。
第一导电类型的半导体漂移区的导电类型为P型或N型,第二导电类型的半导体漂移区的导电类型为N型或P型。
所述a步骤中,在本实施例中半导体衬底1为第二导电类型。
在所述c步骤中,第一沟槽槽内介质的填充可以采用热生长或淀积的方式,淀积生长的介质不及热生长的介质致密,可进行高温增密。第一沟槽内绝缘介质较厚,则采用多次淀积的方式填充。第一沟槽槽内的介质是微电子工艺中最常用、工艺最成熟的二氧化硅;或者是介电常数远大于半导体漂移区的介质,这样增加漂移区浓度,降低导通电阻,并大大降低器件电学性能对超结结构电荷非平衡效应的敏感性;或者是介电系数低于二氧化硅的介质,可以增加器件的开关频率,改善动态特性。所述绝缘介质的临界击穿电场大于30V/μm。
实施例2
实施例1中所述本发明的半导体器件的制造工艺,优选地应用在MOS控制纵向器件,从而缓解耐压、导通电阻以及开关损耗之间的矛盾关系。应用在图5a是基于本发明制造方法制造的IGBT结构示意图。基于本发明制造方法, 与实施例1不同的是其初始的半导体材料衬底1为P+半导体衬底101,其导电类型与第一导电类型的漂移区相同。其两步关键步骤如图图5b和图5c所示,后续步骤与实施例1完全相同。
实施例3
实施例1中所述本发明的半导体器件的制造工艺,即可用于N沟道MOS控制纵向器件,也可以应用在P沟道MOS控制纵向器件。P沟道VDMOS如图6a所示。应用在制造P沟道VDMOS时,其半导体衬底1、第一导电类型的半导体层2、第二导电类型的半导体漂移区3、有源区5、体接触区7、源区9等相应的导电类型与N沟道MOS控制纵向器件相应区域的导电类型相反。其两步关键步骤如图6b和图6c所示,后续步骤与实施例1完全相同。在实施例1中,制造N沟道VDMOS,在外延的P型半导体上局部注入N型杂质形成第二导电类型的半导体漂移区3;在本实施例中,制造P沟道VDMOS,在外延的N型半导体上局部注入P型杂质形成的第二导电类型的半导体漂移区3。
实施例4
实施例1中所述本发明的半导体器件的制造工艺,如果器件所需耐压较高,可以做成半超结结构,如图7a所示,即超结结构以及拓展沟槽的底部与N+衬底1(N沟道槽栅VDMOS的情形)之间有一层n-半导体耐压层12,以降低刻槽深度及小倾角注入等工艺难度,并借助n-层承受部分耐压,这更适合于耐压较高(耐压高于400V)。与实施例1工艺上相比较,只要在外延第一导电类型的半导体层之前外延一层低浓度的n-半导体耐压层即可,其他后续的关键步骤与实施例1相同,其关键步骤如图7b和图7c所示。
所述本发明的半导体器件的制造工艺,优选地应用在MOS控制纵向器件,如VDMOS和IGBT,从而缓解耐压、导通电阻以及开关损耗之间的矛盾关系。
本发明的半导体器件的制造工艺,也可以应用在N沟道或者P沟道器件。

Claims (10)

1.一种具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于包括如下步骤:
a、在半导体衬底上外延形成第一导电类型的半导体漂移层,在第一导电类型的半导体漂移层上选择性离子注入,使第一导电类型的半导体漂移层局部形成与第一导电类型相反的第二导电类型的半导体漂移层;采用相同的掩模板,多次重复上述外延和离子注入工艺,之后进行退火,使多次注入形成的第二导电类型的半导体漂移层纵向连接在一起,从而形成交替的第一导电类型的半导体漂移区和第二导电类型的半导体漂移区,所述第一导电类型的半导体漂移区与相邻的第二导电类型的半导体漂移区形成超结结构,构成器件的漂移区; 
b、在所述第二导电类型的半导体漂移区上,从顶部局部刻蚀所述的第二导电类型的半导体漂移区直至所述半导体衬底,形成第一沟槽;并且第一沟槽两侧留下窄且等宽度的第二导电类型半导体层;
c、在所述第一沟槽中填充绝缘介质,使绝缘介质上表面高于漂移区; 
d、对所述绝缘介质进行平坦化,使绝缘介质表面与两侧的半导体漂移区表面齐平,或低于半导体漂移区表面;
e、在所述半导体漂移区上外延生长形成体区,半导体体区的横向过生长使体区的边缘覆盖所述第一沟槽的内侧; 
f、在所述第一沟槽上方的体区,沿体区的顶部向所述第一沟槽刻蚀,直到完全露出绝缘介质,形成第二沟槽以定义槽栅的位置,第二沟槽的横向宽度应该大于或等于第一沟槽的横向宽度;
g、采用常规制作槽栅的技术,在所述第二沟槽的两内侧壁以及介质上面形成槽栅结构;
h、之后在体区表面进行离子注入方式形成源区和体接触区;最后进行电极制备和钝化,形成完整的器件结构。
2.根据权利要求1所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:在形成第一导电类型的半导体漂移区步骤之前,在所述半导体衬底上形成第二导电类型的半导体耐压层,形成半超结结构和半超结半导体器件。
3.根据权利要求1或2所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:所述e步骤中,在形成体区后,采用离子注入方法调节体区的浓度。
4.根据权利要求1或2所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:所述步骤b中,刻蚀包括干法刻蚀和湿法刻蚀,干法刻蚀形成的第一沟槽呈U型,湿法刻蚀形成的第一沟槽呈梯形或V型。
5.根据权利要求1所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:所述c步骤之前,在第一导电类型的半导体漂移区的顶部设置有掩蔽层,作为d步骤平坦化的终止层。
6.根据权利要求5所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:所述d步骤中,首先采用化学机械平坦化,直到第一导电类型的半导体漂移区的顶部的掩蔽层;之后采用干法刻蚀拓展槽内介质,使绝缘介质表面与两侧的半导体漂移区表面齐平,或略低于半导体漂移区表面。
7.根据权利要求1所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:第一沟槽内的绝缘介质是二氧化硅,或者是介电常数大于半导体漂移区的绝缘介质,或者是介电系数低于二氧化硅的绝缘介质,所述绝缘介质的临界击穿电场大于30V/μm。
8.根据权利要求1或2所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:所述的槽栅的形成方式为:利用热氧化方法,在有源区的侧壁形成栅极氧化层,然后利用化学气相沉积法在绝缘介质上填充多晶硅,由此形成槽栅。
9.根据权利要求1所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:本方法制备的器件应用在MOS控制纵向器件上。
10.根据权利要求1所述的具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法,其特征在于:第一导电类型的半导体漂移区的导电类型为P型或N型,第二导电类型的半导体漂移区的导电类型为N型或P型。
CN2011100518784A 2011-03-04 2011-03-04 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法 Expired - Fee Related CN102142378B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100518784A CN102142378B (zh) 2011-03-04 2011-03-04 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100518784A CN102142378B (zh) 2011-03-04 2011-03-04 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102142378A CN102142378A (zh) 2011-08-03
CN102142378B true CN102142378B (zh) 2012-07-11

Family

ID=44409799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100518784A Expired - Fee Related CN102142378B (zh) 2011-03-04 2011-03-04 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102142378B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102446956B (zh) * 2011-09-05 2016-02-17 万小敏 一种半导体大功率器件及其制造方法
CN103367157B (zh) * 2012-04-06 2015-12-09 北大方正集团有限公司 一种超结mosfet的制备方法
CN102945799B (zh) * 2012-08-24 2015-04-29 电子科技大学 纵向功率半导体器件的制造方法
CN103022134B (zh) * 2012-12-06 2015-09-09 电子科技大学 一种超低比导通电阻的soi横向高压功率器件
CN103545220A (zh) * 2013-10-30 2014-01-29 电子科技大学 一种横向功率器件漂移区的制造方法
CN104779276B (zh) * 2014-03-26 2020-01-21 上海提牛机电设备有限公司 一种具有超结结构的igbt及其制备方法
CN105633149A (zh) * 2014-10-31 2016-06-01 北大方正集团有限公司 一种半导体器件及其制作方法
CN105070760B (zh) * 2015-09-06 2017-12-19 电子科技大学 一种功率mos器件
CN113327976A (zh) * 2021-05-08 2021-08-31 深圳市威兆半导体有限公司 超结功率mosfet的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101477993A (zh) * 2009-01-15 2009-07-08 电子科技大学 基于自隔离技术的介质场增强soi耐压结构
CN101488524A (zh) * 2009-02-27 2009-07-22 东南大学 高压n型绝缘体上硅的金属氧化物半导体管
CN101702409A (zh) * 2009-11-09 2010-05-05 苏州博创集成电路设计有限公司 绝缘体上硅的横向p型双扩散金属氧化物半导体管
CN101916729A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 具有多层超结结构的soi ldmos器件制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101477993A (zh) * 2009-01-15 2009-07-08 电子科技大学 基于自隔离技术的介质场增强soi耐压结构
CN101488524A (zh) * 2009-02-27 2009-07-22 东南大学 高压n型绝缘体上硅的金属氧化物半导体管
CN101702409A (zh) * 2009-11-09 2010-05-05 苏州博创集成电路设计有限公司 绝缘体上硅的横向p型双扩散金属氧化物半导体管
CN101916729A (zh) * 2010-07-22 2010-12-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 具有多层超结结构的soi ldmos器件制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102142378A (zh) 2011-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102142378B (zh) 具有延伸沟槽的超结半导体器件的制造方法
CN102148163B (zh) 超结结构和超结半导体器件的制造方法
CN102184856B (zh) 一种槽型纵向半导体器件的制造方法
CN102184939B (zh) 一种具有高k介质槽的半导体功率器件
CN102110716B (zh) 槽型半导体功率器件
US6198127B1 (en) MOS-gated power device having extended trench and doping zone and process for forming same
US6916712B2 (en) MOS-gated device having a buried gate and process for forming same
US6433385B1 (en) MOS-gated power device having segmented trench and extended doping zone and process for forming same
US6475864B1 (en) Method of manufacturing a super-junction semiconductor device with an conductivity type layer
TWI393254B (zh) 具有降低米勒電容之金屬氧化物半導體(mos)閘控的電晶體
CN102723355B (zh) 槽栅半导体功率器件
CN105932051A (zh) 一种槽栅mosfet器件
CN108538918A (zh) 一种耗尽型超结mosfet器件及其制造方法
CN113990757A (zh) 一种mos器件结构及制造方法
CN102945799B (zh) 纵向功率半导体器件的制造方法
CN116053300B (zh) 超结器件及其制作方法和电子器件
KR101093678B1 (ko) 전력 반도체 소자 및 그 제조 방법
CN102751199B (zh) 一种槽型半导体功率器件的制造方法
CN215731731U (zh) 超结功率mosfet
CN108258050A (zh) 高k介质沟槽横向超结双扩散金属氧化物元素半导体场效应管及其制作方法
CN112530805B (zh) 横向双扩散金属氧化物半导体器件及制作方法、电子装置
WO2023202275A1 (zh) 绝缘体上硅横向器件及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: INSTITUTE OF ELECTRONIC AND INFORMATION ENGINEERIN

Free format text: FORMER OWNER: UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA

Effective date: 20130328

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 611731 CHENGDU, SICHUAN PROVINCE TO: 523805 DONGGUAN, GUANGDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130328

Address after: 523805, No. two, No. 17, Songshan hi tech Industrial Development Zone, Guangdong, Dongguan

Patentee after: Institute of Electronic and Information Engineering In Dongguan, UESTC

Address before: 611731 Chengdu province high tech Zone (West) West source Avenue, No. 2006

Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: INSTITUTE OF ELECTRONIC AND INFORMATION ENGINEERIN

Effective date: 20130608

Owner name: UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF

Free format text: FORMER OWNER: INSTITUTE OF ELECTRONIC AND INFORMATION ENGINEERING IN DONGGUAN, UESTC

Effective date: 20130608

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 523805 DONGGUAN, GUANGDONG PROVINCE TO: 611731 CHENGDU, SICHUAN PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130608

Address after: 611731 Chengdu province high tech Zone (West) West source Avenue, No. 2006

Patentee after: University of Electronic Science and Technology of China

Patentee after: Institute of Electronic and Information Engineering In Dongguan, UESTC

Address before: 523805, No. two, No. 17, Songshan hi tech Industrial Development Zone, Guangdong, Dongguan

Patentee before: Institute of Electronic and Information Engineering In Dongguan, UESTC

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120711

Termination date: 20190304