超结MOSFET器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体功率器件，特别涉及一种超结mosfet器件及其制造方法。

背景技术：

1、超结mosfet(super junction mosfet)是一种功率半导体器件，因为超结mosfet比传统功率器件mosfet多利用了电荷平衡的原理，所以超结mosfet打破了传统功率器件比导通电阻ron和耐压bv的关系：ron∝bv2.5(也称硅极限)，目前在中高压领域得到广泛应用。

2、超结mosfet的制造方法分为三种：多外延方法、沟槽外延填充方法和沟槽离子注入方法。其中，沟槽离子注入方法相比其他两种制备方法而言，在工艺制程上更加简便，且生产成本更低。目前，使用沟槽离子注入方法形成的超结mosfet有平面型超结vdmosfet和沟槽型超结vdmosfet两种，其中平面型超结vdmosfet的缺点是pitch尺寸过大，ron.sp较大，会浪费大量芯片面积；而沟槽型超结vdmosfet虽然可以改善平面型vdmosfet的缺点，但是在沟槽型超结vdmosfet的制备研究中，其制造工艺有明显难度，无法实现量产。

3、在专利公开号为cn101267000a的中国专利中，其所提及的氧化物填充扩展沟槽栅超结mosfet制造方法，技术难点在于先形成器件pw区(p-well)和n+区，然后再进行沟槽刻蚀和侧壁离子注入，此时沟槽内需要有掩膜挡住器件中pw区(如图1所示)，以避免侧壁离子注入将pw区反型成n区，进而无法形成反型沟道，在实现过程中，发明人发现该技术中的掩膜工艺在实际制备阶段上是难以实现的，因此该方法也无法实现量产沟槽型超结vdmosfet。

4、因此，本发明的主要目的在于提供一种超结mosfet器件及其制造方法，以解决上述问题。

5、需要说明的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的问题提供了一种新的超结mosfet结构及其制造方法，首先在n型外延上加工沟槽，接着在沟槽内做两次倾斜角度的离子注入，形成超结区和漂移区，其中在第二次离子注入前，可以将之前注入形成的p超结区反型成n-漂移区，等沟槽填平之后再进行pw区和n+源区的制作，这样就不会因为沟槽离子注入会影响到pw区，导致需要掩膜来遮挡pw区，顺利克服现有技术的技术难点，降低制备工艺难度，实现量产化生产。

2、本发明提供一种超结mosfet器件的制造方法，其包括下列步骤：在衬底上生长n-漂移区；在n-漂移区上生长氧化层，并蚀刻部分氧化层和部分n-漂移区形成沟槽；在沟槽的侧壁生长一层薄的氧化层(该薄的氧化层是指厚度小于300埃米)，同时利用上述步骤中剩余的氧化层作为硬掩模，对沟槽的侧壁进行第一倾斜角度α的p型离子注入，形成p超结区；利用上述步骤中剩余的氧化层作为硬掩模，进行第二倾斜角度β的n型离子注入，形成n-反型区；去除上述步骤中剩余的氧化层，接着在沟槽内形成绝缘层，然后在绝缘层上生长栅极氧化层，并在栅极氧化层上生长栅极；从n-漂移区的上表面注入p型离子，形成pw区；从pw区的上表面注入n型离子，然后进行高温退火处理，形成n+源区。最终，以常规的流程加工后段制程形成超结mosfet器件。

3、在一些实施例中，第二倾斜角度β大于第一倾斜角度α。

4、在一些实施例中，在步骤s300中，先是朝着沟槽的一面侧壁进行第一次注入操作，之后旋转180°再朝着沟槽的另一面侧壁进行第二次注入操作。

5、在一些实施例中，第一倾斜角度α满足以下条件：tanα＝w1/h1，其中，w1为沟槽的宽度，h1为硬掩模的上表面到沟槽的底部的距离。

6、在一些实施例中，第二倾斜角度β满足以下条件：tanβ＝w1/h2，其中，w1为沟槽的宽度，h2为硬掩模的上表面到n-反型区的下表面的距离。

7、在一些实施例中，h1大于h2。

8、在一些实施例中，h2大于栅极的深度h3。

9、在一些实施例中，栅极的深度h3大于pw区的结深。

10、在一些实施例中，在形成n+源区之后还包括下列步骤：在n+源区和栅极上形成ild层，接着从位于n+源区上方的ild层向下蚀刻，并注入p型离子，进行高温退火处理后形成接触区；然后在接触区和ild层上形成源极；在衬底的下表面形成漏极。

11、本发明的一实施例还提供一种超结mosfet器件，其可以采用如前述任一实施例所述的超结mosfet器件的制造方法制作而成。

12、本发明提供的一种超结mosfet器件及其制造方法，为解决现有的技术难题，首先在外延上加工沟槽，接着在沟槽内做两次不同倾斜角度注入，形成器件的p超结区和n-反型区，其中第二次倾斜角度注入足够浓的磷离子可以将之前注入的p超结区反型成n-反型区，后续等沟槽填平之后再作业pw区和n+源区的制作，这样就不会因为沟槽离子注入而影响到pw区，导致需要掩膜来遮挡pw区，顺利解决了现有技术难点，降低超结mosfet器件的制备难度，实现量产；最终制备的超结mosfet器件的耐压性能更好，耐压能够达到750v以上。

13、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地特征和有益效果可以从说明书中显而易见地的得出，或者是通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书等内容中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述超结mosfet器件的制造方法包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述第二倾斜角度β大于所述第一倾斜角度α。

3.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：在步骤s300中，先是朝着所述沟槽的一面侧壁进行第一次注入操作，之后旋转180°再朝着所述沟槽的另一面侧壁进行第二次注入操作。

4.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述第一倾斜角度α满足以下条件：tanα＝w1/h1，其中，w1为所述沟槽的宽度，h1为所述硬掩模的上表面到所述沟槽的底部的距离。

5.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述第二倾斜角度β满足以下条件：tanβ＝w1/h2，其中，w1为所述沟槽的宽度，h2为所述硬掩模的上表面到所述n-反型区的下表面的距离。

6.根据权利要求5所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：h2大于h3，h3为所述栅极的深度。

7.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：h1大于h2，h1为所述硬掩模的上表面到所述沟槽的底部的距离，h2为所述硬掩模的上表面到所述n-反型区的下表面的距离。

8.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：所述栅极的深度大于所述pw区的结深。

9.根据权利要求1所述的超结mosfet器件的制造方法，其特征在于：在形成所述n+源区之后还包括下列步骤：

10.一种超结mosfet器件，其特征在于：所述超结mosfet器件采用如权利要求1～9中任一项所述的超结mosfet器件的制造方法制作而成。

技术总结
本发明涉及半导体功率器件技术领域，本发明提供一种超结MOSFET器件的制造方法，其包括下列步骤：在衬底上生长N‑漂移区；在N‑漂移区上生长氧化层，并蚀刻形成沟槽；利用剩余的氧化层作为硬掩模，对沟槽的侧壁进行第一倾斜角度α的P型离子注入形成P超结区和进行第二倾斜角度β的N型离子注入形成N‑反型区；去除氧化层，接着在沟槽内形成绝缘层，然后在绝缘层上生长栅极氧化层，并在栅极氧化层上生长栅极；从N‑漂移区的上表面注入P型离子形成PW区；从PW区的上表面注入N型离子，然后进行高温退火处理形成N+源区；最终，以常规的流程加工后段制程形成超结MOSFET器件。借此，本发明器件为沟槽型超结VDMOSFET，可以节省芯片面积，并且能以简单的工艺实现量产。

技术研发人员：徐守一,陈志鹏,蔡铭进
受保护的技术使用者：厦门芯达茂微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12