一种沟槽超级结MOS半导体装置及其制造方法与流程

文档序号:11557788阅读:287来源:国知局
本发明主要涉及到一种沟槽超级结MOS半导体装置,并将超结结构引入到半导体装置中,本发明的一种沟槽超级结MOS半导体装置是超级势垒整流器和功率MOSFET基础结构,本发明还涉及一种沟槽超级结MOS半导体装置的制造工艺。

背景技术:
具有沟槽结构和超结结构的半导体器件,已成为器件发展的重要趋势。对于功率半导体器件,不断降低导通电阻和不断提高电流密度的要求成为器件发展的重要趋势。传统沟槽MOS器件在沟槽内壁生长有栅氧,沟槽内填充有多晶硅,沟槽边侧半导体材料依次设置有源区、体区和漏区。器件开通状态下的导通电阻主要受到漏区漂移层电阻影响。

技术实现要素:
本发明提供一种沟槽超级结MOS半导体装置,将超结结构通过栅极引入到器件中。一种沟槽超级结MOS半导体装置,其特征在于:包括:衬底层,为半导体材料;漂移层,为第一传导类型的半导体材料,位于衬底层之上;体区,为第二传导类型的半导体材料,位于漂移层之上;多个沟槽,位于漂移层和体区中,沟槽内壁表面有绝缘层,同时,沟槽内上部填充有第一传导类型的半导体材料,沟槽内下部填充有第二传导类型的半导体材料;多个源区,为第一传导类型的半导体材料,临靠沟槽和体区。其中所述的沟槽内填充的第一传导类型的半导体材料可以为多晶半导体材料,并且为高浓度杂质掺杂,作为器件的栅电极。一种沟槽超级结MOS半导体装置的制造方法,其特征在于:包括如下步骤:在衬底层上通过外延生产形成第一传导类型的半导体材料漂移层;在表面形成钝化层,在待形成沟槽区域表面去除钝化层;进行第二传导类型杂质扩散,然后进行第一传导类型杂质扩散;进行刻蚀半导体材料,形成沟槽;在沟槽内壁形成绝缘层,然后在沟槽内形成第二传导类型的半导体材料,进行第二传导类型的半导体材料反刻蚀;在沟槽内形成第一传导类型的半导体材料,然后进行第一传导类型的半导体材料反刻蚀;在器件表面形成钝化层,然后去除器件表面部分钝化层。本发明的沟槽超级结MOS半导体装置,通过栅极和PN结将超结结构引入到沟槽MOS结构中,与传统的沟槽MOS器件相比,降低了器件的导通电阻。附图说明图1为本发明一种沟槽超级结MOS半导体装置剖面示意图;其中,1、衬底层;2、漂移层;3、体区;4、源区;5、氧化层;6、P型单晶半导体材料;7、N型多晶半导体材料。具体实施方式实施例1图1示出了本发明一种沟槽超级结MOS半导体装置的示意性剖面图,下面结合图1详细说明通过本发明的一种沟槽超级结MOS半导体装置制造功率MOSFET器件。一种沟槽超级结MOS半导体装置包括:衬底层1,为N导电类型半导体硅材料,磷原子掺杂浓度为1E19cm-3;漂移层2,位于衬底层1之上,为N传导类型的半导体硅材料,磷原子掺杂浓度为1E16cm-3,厚度为38um;体区3,位于漂移层2之上,为P传导类型的半导体材料,体区3的表面具有硼原子重掺杂接触区,体区3厚度为4um;源区4,临靠沟槽和体区3,为磷原子重掺杂N传导类型的半导体材料,源区4厚度为1.5um;氧化层5,为硅材料的氧化物,位于沟槽内壁;P型单晶半导体材料6,为P型单晶半导体硅材料,位于沟槽内,硼原子掺杂浓度为2E16cm-3;沟槽的宽度为2um,沟槽之间的间距为4um,沟槽贯穿整个漂移层2;N型多晶半导体材料7,位于P型单晶半导体材料6之上,为高浓度杂质掺杂的多晶半导体材料。本实施例的工艺制造流程如下:第一步,在衬底层1上通过外延生产形成漂移层2;第二步,在表面热氧化形成氧化层5,在待形成沟槽区域表面去除氧化层5;第三步,进行硼扩散,形成体区3,然后进行磷扩散,形成源区4;第四步,进行干法刻蚀,去除半导体材料,形成沟槽;第五步,在沟槽内壁通过热氧化工艺形成氧化层5,然后在沟槽内淀积形成P型单晶半导体材料6,进行P型单晶半导体材料6反刻蚀;第六步,然后在沟槽内淀积形成N型多晶半导体材料7,进行N型多晶半导体材料7反刻蚀;第七步,在器件表面形成钝化层,然后去除器件表面部分钝化层,如图1所示。然后在此基础上,淀积金属铝,然后反刻铝,为器件引出源极和栅极。通过背面金属化工艺为器件引出漏极。如上所述,器件加反偏电压时,栅极电势与源极相当,所以漂移层2和P型单晶半导体材料6可以形成超结结构,产生电荷补偿,电场相对均匀分布,即可以实现漂移层2杂质高浓度掺杂,从而极大的降低器件的导通电阻。通过上述两个实例阐述了本发明,同时也可以采用其它实例实现本发明。本发明不局限于上述具体实例,例如本发明还可应用于超级势垒整流器。因此本发明由所附权利要求范围限定。
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