超级结MOS器件及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种超级结mos器件及其制作方法。

背景技术：

1、超级结mos管(super junction mosfet)作为一种先进的功率mosfet器件技术，通过引入p型柱，使其与n柱相互耗尽，优化体内电场，增强抗击穿电压能力，使得sj mos可以追求更低的导通电阻。但是引入普通的p型柱，当体二极管处于正向导通时，会有大量空穴注入到n柱中成为少子，使得超级结mos的反向恢复电荷大，并带来巨大的反向恢复电流。

2、鉴于此，急需一种能够减小超级结mos器件的反向恢复电荷和电流的超级结mos器件的制作方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超级结mos器件及其制作方法，用于解决现有技术中超级结mos器件的反向恢复电荷和电流的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超级结mos器件及其制作方法，包括以下步骤：

3、提供一第一导电类型衬底，于所述衬底上方形成第一导电类型外延层；

4、于所述外延层中形成多个间隔排列的深沟槽，所述深沟槽的底面与所述外延层的下表面间隔预设距离；

5、于所述深沟槽中形成填充所述深沟槽的填充柱，所述填充柱至少包括覆盖所述深沟槽内壁和底面的第二导电类型第一填充层、覆盖所述第一填充层表面的第二导电类型第二填充层及填充所述深沟槽剩余间隙的第二导电类型第三填充层，所述第一填充层、所述第二填充层及所述第三填充层的掺杂浓度依次递增；

6、形成位于所述填充柱上方并与所述填充柱相连通的第二导电类型体区，形成位于所述体区上表层的第一导电类型源区，形成位于相邻两所述体区之间的栅极结构；

7、形成与所述源区电连接的源极，形成与所述栅极结构电连接的栅极，形成与所述衬底电连接的漏极，以得到超级结mos器件。

8、可选地，形成所述深沟槽的方法包括湿法刻蚀、干法刻蚀。

9、可选地，形成填充所述深沟槽的所述填充柱包括以下步骤：形成覆盖所述深沟槽内壁及所述外延层上表面的第二导电类型第一填充材料层；形成覆盖所述第一填充材料层表面的第二导电类型第二填充材料层；形成覆盖所述第二填充材料层表面并填充所述深沟槽剩余间隙的第二导电类型第三填充材料层；去除位于所述外延层上方的所述第一填充材料层、所述第二填充材料层以及所述第三填充材料层，以得到沟槽所述填充柱的所述第一填充层、所述第二填充层及所述第三填充层。

10、可选地，形成所述第一填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积；形成所述第二填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积；形成所述第三填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积。

11、可选地，所述第三填充层包括多层填充结构。

12、可选地，形成所述体区、所述源区及所述栅极结构包括以下步骤：于所述外延层及所述填充柱上方外延生长一第一导电类型半导体层，于所述半导体层中形成所述体区，所述体区位于所述填充柱上方且与所述填充柱相连通，于所述体区的上表层形成所述源区，所述源区的侧壁与所述体区的侧壁间隔第二预设距离，于所述半导体层上方形成所述栅极结构，所述栅极结构的两端延伸至所述源区上方。

13、可选地，所述栅极结构包括依次层叠的栅介质层及栅导电层。

14、可选地，形成所述体区、所述源区及所述栅极结构包括以下步骤：于所述外延层及所述填充柱上方外延生长一第二导电类型半导体层，形成贯穿所述半导体层且底面延伸至所述外延层的栅极沟槽，所述栅极沟槽之间的所述半导体层作为所述体区，于所述栅极沟槽内部形成填充所述栅极沟槽的所述栅极结构，于所述体区的上表层形成所述源区，所述源区与所述栅极结构侧壁邻接。

15、可选地，所述栅极结构包括覆盖所述栅极沟槽底面和内壁的栅介质层及填充所述栅极沟槽剩余间隙的栅导电层。

16、可选地，所述体区中还形成有与所述源极电连接的第二导电类型接触区，所述接触区位于所述体区上表层。

17、本发明还提供一种超级结mos器件，包括：

18、第一导电类型衬底；

19、第一导电类型外延层，位于所述衬底上方；

20、深沟槽，位于所述外延层中，所述深沟槽的底面与所述外延层的下表面间隔预设距离；

21、填充柱，填充所述深沟槽，所述填充柱至少包括覆盖所述深沟槽内壁和底面的第二导电类型第一填充层、覆盖所述第一填充层表面的第二导电类型第二填充层及填充所述深沟槽剩余间隙的第二导电类型第三填充层，所述第一填充层、所述第二填充层及所述第三填充层的掺杂浓度依次递增；

22、第二导电类型体区、第一导电类型源区及栅极结构，所述体区位于所述填充柱上方并与所述填充柱相连通，所述源区位于所述体区上表层，所述栅极结构位于相邻两所述体区之间；

23、源极、栅极及漏极，所述源极形成与所述源区电连接，所述栅极与所述栅极结构电连接，所述漏极与所述衬底电连接。

24、如上所述，本发明的超级结mos器件及其制作方法，具有以下有益效果：通过于所述深沟槽中形成填充所述深沟槽的所述填充柱，所述填充柱至少包括覆盖所述深沟槽内壁及底面的所述第一填充层、覆盖所述第一填充层表面的所述第二填充层以及填充所述深沟槽的剩余间隙的所述第三填充层，所述第一填充层、所述第二填充层及所述第三填充层的掺杂浓度依次递增，不仅保证了所述深沟槽中的所述填充柱的填充质量，当所述超级结mos器件处于正向导通时，向所述外延层中与所述填充柱平行的部分注入的空穴会变少，减小了所述超级结mos器件的反向恢复电荷和电流，避免了破坏pn结的平衡以及击穿电压的降低，此外，上述所述填充柱的形成方法可同时适用于平面栅结构及沟槽栅结构，适用范围广泛。

技术特征：

1.一种超级结mos器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：形成所述深沟槽的方法包括湿法刻蚀、干法刻蚀。

3.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：形成填充所述深沟槽的所述填充柱包括以下步骤：形成覆盖所述深沟槽内壁及所述外延层上表面的第二导电类型第一填充材料层；形成覆盖所述第一填充材料层表面的第二导电类型第二填充材料层；形成覆盖所述第二填充材料层表面并填充所述深沟槽剩余间隙的第二导电类型第三填充材料层；去除位于所述外延层上方的所述第一填充材料层、所述第二填充材料层以及所述第三填充材料层，以得到构成所述填充柱的所述第一填充层、所述第二填充层及所述第三填充层。

4.根据权利要求3所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：形成所述第一填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积；形成所述第二填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积；形成所述第三填充材料层的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积。

5.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：所述第三填充层包括多层填充结构。

6.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：形成所述体区、所述源区及所述栅极结构包括以下步骤：于所述外延层及所述填充柱上方形成第一导电类型半导体层，于所述半导体层中形成所述体区，所述体区位于所述填充柱上方且与所述填充柱相连通，于所述体区的上表层形成所述源区，所述源区的侧壁与所述体区的侧壁间隔第二预设距离，于所述半导体层上方形成所述栅极结构，所述栅极结构的两端延伸至所述源区上方。

7.根据权利要求6所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：所述栅极结构包括依次层叠的栅介质层及栅导电层。

8.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：形成所述体区、所述源区及所述栅极结构包括以下步骤：于所述外延层及所述填充柱上方形成第二导电类型半导体层，形成贯穿所述半导体层且底面延伸至所述外延层的栅极沟槽，所述栅极沟槽之间的所述半导体层作为所述体区，于所述栅极沟槽内部形成填充所述栅极沟槽的所述栅极结构，于所述体区的上表层形成所述源区，所述源区与所述栅极结构侧壁邻接。

9.根据权利要求8所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：所述栅极结构包括覆盖所述栅极沟槽底面和内壁的栅介质层及填充所述栅极沟槽剩余间隙的栅导电层。

10.根据权利要求1所述的超级结mos器件的制作方法，其特征在于：所述体区中还形成有与所述源极电连接的第二导电类型接触区，所述接触区位于所述体区上表层。

11.一种超级结mos器件，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种超级结MOS器件及其制作方法，包括以下步骤：提供一衬底并于衬底上方形成外延层；于外延层中形成多个间隔排列且底部与外延层下表面间隔预设距离的深沟槽；于深沟槽中形成填充柱，填充柱至少包括覆盖深沟槽内壁及底面的第一填充层、覆盖所述第一填充层表面的第二填充层及填充所述深沟槽剩余间隙的第三填充层，第一填充层、第二填充层及第三填充层的掺杂浓度依次递增；形成位于填充柱上方的体区、位于体区上表层的源区、位于相邻两体区之间的栅极结构；分别形成与源区、栅极结构、衬底的底面电连接的源极、栅极、漏极，以得到超级结MOS器件。本发明的超级结MOS器件及其制作方法减小了超级结MOS器件的反向恢复电荷和电流。

技术研发人员：王宝剑
受保护的技术使用者：瑶芯微电子科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29