緩變深槽超結(jié)mosfet器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，包括至少一個(gè)元胞，所述元胞包括N+型襯底，N+型襯底背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極；N+型襯底上生長有N?型外延層；所述N?型外延層為緩變N?型外延層，電阻率自上而下逐漸緩變增大；在元胞的N?型外延層兩側(cè)頂部形成有P型體區(qū)；在元胞的N?型外延層兩側(cè)自P型體區(qū)向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)；N?型外延層的頂部生長有柵氧層，在柵氧層上淀積多晶硅形成MOSFET器件的柵極；在P型體區(qū)內(nèi)形成有N+型源區(qū)和用于接觸的P+型接觸區(qū)。P型柱深槽結(jié)構(gòu)的寬度自上而下逐漸變窄，但摻雜均勻，形成緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可降低工藝難度，更容易實(shí)現(xiàn)電荷平衡，提高器件耐壓。
【專利說明】
緩變深槽超結(jié)MOSFET器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其是一種高耐壓的MOSFET器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的普通VDMOS器件如圖1所示，包括N+型襯底1、N_型外延層2(N_epi)、柵氧化層4、多晶硅柵極5(Poly 6&仏)、？型體區(qū)6(?130(^);普通￥0103器件想要提高耐壓，需要更高電阻率、更厚的N-型外延層2，但這樣會(huì)極大的增加MOS器件的導(dǎo)通電阻；
[0003 ] 現(xiàn)有的平面柵超結(jié)MOSFET器件如圖2所示，包括N+型襯底1、N-型外延層2 (N_ep i)、P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P pillar trench)、柵氧化層4、多晶娃柵極5(Poly Gate)、P型體區(qū)6(Pbody);通過在器件內(nèi)部引入深槽Trench結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)橫向的P型柱/ N-型外延層耗盡，這樣可以在很低電阻率的N-型外延層下，就實(shí)現(xiàn)很高耐壓，并降低導(dǎo)通電阻；
[0004]對于超結(jié)MOSFET，想要進(jìn)一步提高器件的耐壓，必須通過兩個(gè)途徑:
[0005]I)加深P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P pillar trench)的深度，但是當(dāng)前存在較大的工藝限制，且隨著深槽結(jié)構(gòu)的加深，想要形成90度的垂直深槽結(jié)構(gòu)(Trench)，就更加困難；
[0006]2)采用圖3中的雙層外延層結(jié)構(gòu)，即外延層2包括上層外延層21和下層外延層22，但是要提高耐壓，P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P pillar trench)需挖穿上層外延層21，由于超結(jié)耐壓的原理是要實(shí)現(xiàn)P型柱/N型外延層的電荷平衡，而上層外延層21 (Nepi I)、下層外延層22(Nepi2)電阻率相差較大，所以想要同時(shí)實(shí)現(xiàn)P型柱/上層外延層21、P型柱/下層外延層22兩種結(jié)構(gòu)的電荷平衡很困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，弓丨入了緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)耐壓，對于高壓器件需要的較深深槽結(jié)構(gòu)(trench)，工藝上更容易實(shí)現(xiàn)并降低了控制難度；同時(shí)采用緩變的外延層，也不存在雙層外延結(jié)構(gòu)中P型柱/上層外延層21、P型柱/下層外延層22電荷平衡很困難的問題，在都是緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)和N-型外延層下，更容易實(shí)現(xiàn)電荷平衡，提高器件耐壓。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，包括至少一個(gè)元胞，所述元胞包括N+型襯底，N+型襯底背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極;其改進(jìn)之處在于:
[0009]N+型襯底上生長有N-型外延層;所述N-型外延層為緩變摻雜N-型外延層，電阻率自上而下逐漸緩變增大；
[0010]在元胞的N-型外延層兩側(cè)頂部形成有P型體區(qū)；
[0011 ]在元胞的N-型外延層兩側(cè)自P型體區(qū)向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)；
[0012]N-型外延層的頂部生長有柵氧層，在柵氧層上形成MOSFET器件的柵極；
[0013]在P型體區(qū)頂部形成有N+型源區(qū);P型體區(qū)頂部還形成有用于接觸的P+型接觸區(qū)；
[0014]源極金屬淀積在N-型外延層頂部，與P型體區(qū)內(nèi)的N+型源區(qū)和P+型接觸區(qū)連接，形成MOSFET器件的源極;源極金屬與柵極之間有介質(zhì)層隔離。
[0015]進(jìn)一步地，P型柱深槽結(jié)構(gòu)的寬度自上而下逐漸變窄，但摻雜均勻，形成緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步地，柵極為多晶硅柵極。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018]I)采用緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)，對于高壓器件需要的較深深槽結(jié)構(gòu)(trench)，工藝上更容易實(shí)現(xiàn)并降低了控制難度；
[0019]2)采用緩變的外延層，不存在現(xiàn)有技術(shù)中雙層外延層結(jié)構(gòu)電阻率相差很大的上層外延層(NepiI)/下層外延層(Nepi2);在都是緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)和N-型外延層下，更容易實(shí)現(xiàn)電荷平衡，提高器件耐壓。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有VDMOS器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2為現(xiàn)有平面柵超結(jié)MOS器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為現(xiàn)有平面柵超結(jié)MOS器件的雙層外延層結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0025]本實(shí)用新型提供的緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，如圖1所示，包括至少一個(gè)元胞，所述元胞包括N+型襯底I，N+型襯底I上生長有N-型外延層2;所述N-型外延層2為緩變摻雜N-型外延層，電阻率自上而下逐漸增大；
[0026]N-型外延層2在N+型襯底I上生長時(shí)，其電阻率及其變化梯度根據(jù)耐壓需求進(jìn)行調(diào)
-K-
T ；
[0027]在元胞的N-型外延層2兩側(cè)頂部形成有P型體區(qū)6;具體可通過在N-型外延層2上進(jìn)行P型雜質(zhì)的注入和擴(kuò)散，形成超結(jié)MOS的P型體區(qū)6;
[0028]在元胞的N-型外延層2兩側(cè)自P型體區(qū)6向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P pillartrench) ;P型柱深槽結(jié)構(gòu)3與其上方的P型體區(qū)6相接;P型柱深槽結(jié)構(gòu)3的寬度自上而下逐漸變窄，但摻雜均勻，形成緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)3 ；
[0029]形成P型柱深槽結(jié)構(gòu)3時(shí)，先在N-型外延層2兩側(cè)自頂部向下刻蝕緩變深槽，緩變深槽垂直方向的角度和深度，根據(jù)耐壓需要和工藝能力進(jìn)行調(diào)節(jié);然后在緩變深槽中外延生長P型雜質(zhì)層，并精確控制雜質(zhì)濃度，進(jìn)行深槽結(jié)構(gòu)(Trench)的填充工藝，形成緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)3(P pillar trench)；
[0030]N-型外延層2的頂部生長有柵氧層4，在柵氧層4上淀積多晶硅形成MOSFET器件的柵極5，柵極5通過多晶硅的淀積和刻蝕形成；
[0031]在P型體區(qū)6頂部形成有N+型源區(qū)7，N+型源區(qū)7通過N+雜質(zhì)注入P型體區(qū)6形成;P型體區(qū)6頂部淀積介質(zhì)層9并刻蝕有接觸孔，并在接觸孔內(nèi)進(jìn)行P+雜質(zhì)的注入，形成用于接觸的P+型接觸區(qū)；
[0032]源極金屬8淀積在N-型外延層2頂部，與P型體區(qū)6內(nèi)的N+型源區(qū)7和P+型接觸區(qū)連接，形成MOSFET器件的源極；
[0033]源極金屬8與多晶硅柵極5之間有介質(zhì)層9隔離。
[0034]最后，N+型襯底I背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，包括至少一個(gè)元胞，所述元胞包括N+型襯底(I)，N+型襯底(I)背面淀積漏極金屬形成MOSFET器件的漏極;其特征在于: N+型襯底(I)上生長有N-型外延層(2);所述N-型外延層⑵為緩變摻雜N-型外延層，電阻率自上而下逐漸緩變增大； 在元胞的N-型外延層(2)兩側(cè)頂部形成有P型體區(qū)(6); 在元胞的N-型外延層(2)兩側(cè)自P型體區(qū)(6)向下形成有P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3); N-型外延層(2)的頂部生長有柵氧層(4)，在柵氧層(4)上形成MOSFET器件的柵極(5); 在P型體區(qū)(6)頂部形成有N+型源區(qū)(7) ;P型體區(qū)(6)頂部還形成有用于接觸的P+型接觸區(qū)； 源極金屬(8)淀積在N-型外延層(2)頂部，與P型體區(qū)(6)內(nèi)的N+型源區(qū)(7)和P+型接觸區(qū)連接，形成MOSFET器件的源極;源極金屬⑶與柵極(5)之間有介質(zhì)層(9)隔離。2.如權(quán)利要求1所述的緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，其特征在于: P型柱深槽結(jié)構(gòu)(3)的寬度自上而下逐漸變窄，但摻雜均勻，形成緩變的P型柱深槽結(jié)構(gòu)⑶。3.如權(quán)利要求1所述的緩變深槽超結(jié)MOSFET器件，其特征在于: 柵極(5)為多晶硅柵極。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK205488141SQ201620257827
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】白玉明, 錢振華, 張海濤
【申請人】無錫同方微電子有限公司