平面栅沟槽型超级结器件及其制造方法与流程

文档序号:11925514阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于,包括:

沟槽型超级结,由交替排列的P型薄层和N型薄层组成,所述P型薄层由填充于沟槽中的P型外延层组成,所述N型薄层由各所述P型薄层之间的N型外延层组成;

场氧化层,形成于有源区外的所述沟槽型超级结的顶部,由所述场氧化层围绕出所述有源区;

P型体区,形成于所述有源区中的所述沟槽型超级结的各所述P型薄层的顶部并延伸到相邻的所述N型薄层中;

多晶硅栅,形成于所述有源区中的所述沟槽型超级结的各所述N型薄层的表面,各所述多晶硅栅和底部的所述沟槽型超级结之间形成有栅介质层;

所述多晶硅栅的两侧覆盖对应的所述P型体区,源区形成于各所述P型体区表面且和对应的所述多晶硅栅的侧面自对准,被所述多晶硅栅覆盖的所述P型体区表面用于形成沟道;

各所述多晶硅栅还延伸到对应的所述场氧化层的表面并组成各所述多晶硅栅的多晶硅延伸段,各所述多晶硅延伸段通过所述场氧化层和底部的所述N型薄层隔离;

各所述多晶硅延伸段分别通过接触孔连接到同一个金属总线,由所述金属总线引出栅极衬垫;

各所述P型薄层中随机存在P型外延层填充所述沟槽时形成的孔洞缺陷,各所述多晶硅延伸段的宽度小于等于对应的所述N型薄层的宽度,使各所述多晶硅延伸段和各所述P型薄层的孔洞缺陷在位置上错开,防止各所述多晶硅延伸段跨越所述P型薄层时各所述孔洞缺陷中出现多晶硅残留而引起的栅源短路问题以及各所述孔洞缺陷本身带来的可靠性降低问题。

2.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:所述P型外延层为P型硅外延层,所述N型外延层为N型硅外延层,所述N型外延层形成于硅衬底表面。

3.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:所述场氧化层在所述有源区的边界处具有倾斜面,各所述多晶硅延伸段先爬过所述场氧化层的倾斜面在进入到所述场氧化层的顶部表面。

4.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:各所述多晶硅栅和各所述P型薄层的孔洞缺陷在位置上错开。

5.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:各所述多晶硅栅和各所述多晶硅延伸段采用相同的多晶硅淀积和光刻刻蚀工艺同时形成。

6.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:在所述金属总线和所述多晶硅延伸段之间形成间隔有层间膜,所述多晶硅延伸段顶部的接触孔穿过所述层间膜和所属金属总线连接。

7.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:所述层间膜还覆盖在各所述多晶硅栅、各所述源区和所述场氧化层表面。

8.如权利要求1所述的平面栅沟槽型超级结器件,其特征在于:所述栅介质层为栅氧化层。

9.一种平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一、提供一半导体衬底,在所述半导体衬底表面形成有N型外延层;

步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述N型外延层中形成多个沟槽;

步骤三、采用外延生长中在所述沟槽中填充P型外延层;

由填充于沟槽中的P型外延层组成P型薄层,由各所述P型薄层之间的N型外延层组成N型薄层;所述P型薄层和所述N型薄层交替排列组成沟槽型超级结;

各所述P型薄层中随机存在P型外延层填充所述沟槽时形成的孔洞缺陷;

步骤四、光刻定义出有源区,在所述有源区外的所述沟槽型超级结的顶部形成场氧化层,由所述场氧化层围绕出所述有源区;

步骤五、形成P型体区,所述P型体区位于所述有源区中的所述沟槽型超级结的各所述P型薄层的顶部并延伸到相邻的所述N型薄层中;

步骤六、形成栅介质层,在所述栅介质层的表面形成多晶硅层;

步骤七、采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅层进行图形化同时形成多晶硅栅和多晶硅延伸段;各所述多晶硅栅形成于所述有源区中的所述沟槽型超级结的各所述N型薄层的表面;所述多晶硅栅的两侧覆盖对应的所述P型体区;被所述多晶硅栅覆盖的所述P型体区表面用于形成沟道;

各所述多晶硅延伸段由各所述多晶硅栅还延伸到对应的所述场氧化层的表面组成,各所述多晶硅延伸段通过所述场氧化层和底部的所述N型薄层隔离;

各所述多晶硅延伸段的宽度小于等于对应的所述N型薄层的宽度,使各所述多晶硅延伸段和各所述P型薄层的孔洞缺陷在位置上错开,防止各所述多晶硅延伸段跨越所述P型薄层时各所述孔洞缺陷中出现多晶硅残留而引起的栅源短路问题以及各所述孔洞缺陷本身带来的可靠性降低问题;

步骤八、形成源区,所述源区位于各所述P型体区表面且和对应的所述多晶硅栅的侧面自对准;

步骤九、形成接触孔和金属总线,各所述多晶硅延伸段分别通过接触孔连接到同一个所述金属总线,由所述金属总线引出栅极衬垫。

10.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:所述半导体衬底为硅衬底,所述P型外延层为P型硅外延层,所述N型外延层为N型硅外延层。

11.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:所述场氧化层在所述有源区的边界处具有倾斜面,各所述多晶硅延伸段先爬过所述场氧化层的倾斜面在进入到所述场氧化层的顶部表面。

12.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:各所述多晶硅栅和各所述P型薄层的孔洞缺陷在位置上错开。

13.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:在形成所述接触孔之前还包括形成层间膜的步骤,在所述金属总线和所述多晶硅延伸段之间形成间隔有层间膜,所述多晶硅延伸段顶部的接触孔穿过所述层间膜和所属金属总线连接。

14.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:所述层间膜还覆盖在各所述多晶硅栅、各所述源区和所述场氧化层表面。

15.如权利要求9所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:所述栅介质层为栅氧化层。

16.如权利要求15所述的平面栅沟槽型超级结器件的制造方法,其特征在于:步骤六中采用热氧化工艺形成所述栅介质层。

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