专利名称：半绝缘柱超结mosfet结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种半绝缘柱超结MOSFET结构。
背景技术：
如图1所示，图1是传统的纵向超结N型DM0SFET结构的示意图。传统的纵向超 结N型DM0SFET结构利用P型硅柱形成的电荷补偿原理，可以在保证击穿电压的同时，提高 外延漂移层的掺杂浓度，因而，相对于传统的纵向DM0SFET可以显著降低单位面积的导通 电阻，有利于系统微型化、高开关频率、低电路寄生、高效率和低成本，是功率开关元件领域 的研发热点。但是传统的纵向超结MOSFET结构存在制造工艺难度大的缺点。通常采用的制造 工艺之一是采用外延生长和离子注入交替进行的方式来形成P型硅柱，增加了制造成本并 降低了成品率。另外一种制造工艺是通过挖槽后再外延P柱的方式，也存在外延晶格质量 控制难题。另外，上述两种制造工艺都存在P型区，N型区浓度分布的匹配和控制难点。
发明内容
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种半绝缘柱超结MOSFET结构，以解决传 统纵向超结NM0SFET结构工艺实现难度大、成本高、反向恢复特性不好的问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种半绝缘柱超结MOSFET结构，该结构包括衬底重掺杂区8 ；位于衬底重掺杂区8之上的外延漂移区9 ；位于衬底重掺杂区8之上且分别位于外延漂移区9两侧的半绝缘柱区7 ；在外延漂移区9上部两侧分别形成的阱区6 ；在阱区6上部形成的源区4和阱接触浓注入区5 ；在外延漂移区9之上且位于两个源区4之间的栅极1 ；覆盖于栅极1及源区4、阱接触浓注入区5和半绝缘柱区7之上的绝缘层2 ；以及位于栅极1两侧可以向源区4和阱接触重注入区5施加电位的接触孔3。上述方案中，所述半绝缘柱区7是单一材料结构，或者是半绝缘材料和绝缘材料 的复合结构。上述方案中，所述半绝缘柱区7是半绝缘材料和绝缘材料的复合结构时，半绝缘 材料层位于靠外延漂移区9的一侧。上述方案中，所述半绝缘材料为掺氧多晶硅，该掺氧多晶硅中氧原子含量在15 35%之间。上述方案中，当该结构用于纵向N型DM0SFET结构时，在外延漂移区9进行N型掺杂。
上述方案中，当该结构用于纵向P型DM0SFET结构时，在外延漂移区9进行P型掺
ο上述方案中，该纵向N型或P型DM0SFET结构是平面型结构，或者是槽栅结构。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1、本发明还提供的这种半绝缘柱超结MOSFET结构，工艺可行性高，成本低，其制 造工艺可以通过外延后挖槽，然后填充半绝缘材料，例如掺氧多晶硅等实现半绝缘柱区。2、本发明还提供的这种半绝缘柱超结MOSFET结构，半绝缘材料的晶格状态可以 是非晶或微晶，这样就回避了 P性硅柱外延需要完整晶体外延的工艺控制难度，同时也回 避了传统超结NM0SFET的P柱区和N外延漂移区在工艺热过程中掺杂原子对向相互扩散造 成的掺杂分步控制问题。3、本发明还提供的这种半绝缘柱超结MOSFET结构，采用半绝缘层由于取代了传 统纵向超结NM0SFET结构中P性硅柱区，也可以降低反向恢复电荷总量，改善反向恢复特 性。4、本发明还提供的这种半绝缘柱超结MOSFET结构，也适用于PM0SFET，N型或P型 IGBT结构中。
图1是传统的纵向超结N型DM0SFET结构的示意图；图2是本发明提供的半绝缘柱超结MOSFET结构的示意图，平面型；图2中，1为栅极，2为绝缘层，3为接触孔，4为源区，5为阱接触浓注入区，6为阱 区，7为半绝缘柱区，8为衬底重掺杂区，9为外延漂移区。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。针对传统的纵向超结MOSFET结构存在的缺点，如果将P型硅柱换成半绝缘材料， 当器件施加反向偏压时，由于半绝缘层的微弱导电作用，在半绝缘柱内纵向电压可以近似 线性分布，漂移层区内电场强度分布会受到邻近半绝缘柱电场分布的影响，使漂移区内电 场强度分布得到改善，变化梯度变缓，起到增强耐压作用，因此器件设计上在保证耐压的同 时可以提高漂移区浓度，降低导通电阻。如图2所示，图2是本发明提供的半绝缘柱超结MOSFET结构的示意图，该结构包 括衬底重掺杂区8 ；位于衬底重掺杂区8之上的外延漂移区9 ；位于衬底重掺杂区8之上且分别位于外延漂移区9两侧的半绝缘柱区7 ；在外延漂移区9上部两侧分别形成的阱区6 ；在阱区6上部形成的源区4和阱接触浓注入区5 ；在外延漂移区9之上且位于两个源区4之间的栅极1 ；
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覆盖于栅极1及源区4、阱接触浓注入区5和半绝缘柱区7之上的绝缘层2 ；以及位于栅极1两侧可以向源区4和阱接触重注入区5施加电位的接触孔3。其中，半绝缘柱区7是单一材料结构，或者是半绝缘材料和绝缘材料的复合结构。 半绝缘柱区7是半绝缘材料和绝缘材料的复合结构时，半绝缘材料层位于靠外延漂移区9 的一侧。半绝缘材料为掺氧多晶硅，该掺氧多晶硅中氧原子含量在15 35%之间。本发明提供的半绝缘柱超结MOSFET结构当用于纵向N型DM0SFET结构时，在外延 漂移区9进行N型掺杂。本发明提供的半绝缘柱超结MOSFET结构也可以是纵向P型DM0SFET 结构，此时是在外延漂移区9进行P型掺杂。该纵向N型或P型DM0SFET结构是平面型结 构，或者是槽栅结构。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
1. 一种半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，该结构包括 衬底重掺杂区(8)；位于衬底重掺杂区(8)之上的外延漂移区(9)；位于衬底重掺杂区(8)之上且分别位于外延漂移区(9)两侧的半绝缘柱区(7)； 在外延漂移区(9)上部两侧分别形成的阱区(6)； 在阱区(6)上部形成的源区⑷和阱接触浓注入区(5)； 在外延漂移区(9)之上且位于两个源区⑷之间的栅极⑴；覆盖于栅极(1)及源区、阱接触浓注入区( 和半绝缘柱区(7)之上的绝缘层O)；以及位于栅极⑴两侧可以向源区⑷和阱接触重注入区(5)施加电位的接触孔(3)。
2.根据权利要求1所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，所述半绝缘柱区 (7)是单一材料结构，或者是半绝缘材料和绝缘材料的复合结构。
3.根据权利要求2所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，所述半绝缘柱区 (7)是半绝缘材料和绝缘材料的复合结构时，半绝缘材料层位于靠外延漂移区(9)的一侧。
4.根据权利要求1、2或3所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，所述半绝缘 材料为掺氧多晶硅，该掺氧多晶硅中氧原子含量在15 35%之间。
5.根据权利要求1所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，当该结构用于纵向 N型DM0SFET结构时，在外延漂移区(9)进行N型掺杂。
6.根据权利要求1所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，当该结构用于纵向 P型DM0SFET结构时，在外延漂移区(9)进行P型掺杂。
7.根据权利要求5或6所述的半绝缘柱超结MOSFET结构，其特征在于，该纵向N型或 P型DM0SFET结构是平面型结构，或者是槽栅结构。
全文摘要
本发明公开了一种半绝缘柱超结MOSFET结构，该结构包括衬底重掺杂区(8)；位于衬底重掺杂区(8)之上的外延漂移区(9)；位于衬底重掺杂区(8)之上且分别位于外延漂移区(9)两侧的半绝缘柱区(7)；在外延漂移区(9)上部两侧分别形成的阱区(6)；在阱区(6)上部形成的源区(4)和阱接触浓注入区(5)；在外延漂移区(9)之上且位于两个源区(4)之间的栅极(1)；覆盖于栅极(1)及源区(4)、阱接触浓注入区(5)和半绝缘柱区(7)之上的绝缘层(2)；以及位于栅极(1)两侧可以向源区(4)和阱接触重注入区(5)施加电位的接触孔(3)。利用本发明，解决了传统纵向超结MOSFET结构工艺实现难度大、成本高、反向恢复特性不好的问题。
文档编号H01L29/78GK102117830SQ200910244530
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者李俊峰, 梁擎擎, 钟汇才 申请人:中国科学院微电子研究所