[发明专利]冷MOS超结结构的制造方法以及冷MOS超结结构无效

申请号：	201110087263.7	申请日：	2011-04-08
公开（公告）号：	CN102184859A	公开（公告）日：	2011-09-14
发明（设计）人：	永福;陈雪萌;龚大卫	申请（专利权）人：	上海先进半导体制造股份有限公司
主分类号：	H01L21/336	分类号：	H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
代理公司：	上海专利商标事务所有限公司 31100	代理人：	陈亮
地址：	20023***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	mos 结构制造方法以及
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种冷MOS超结结构的制造方法以及一种冷MOS超结结构。

背景技术

功率MOSFET以其输入阻抗高、损耗低、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、动态性能好、易与前极耦合实现大电流化、转换效率高等特性被普遍用于中低功率变换和控制领域。虽然功率MOS器件在功率处理能力上已经得到了惊人的提高，但在高压领域中由于导通电阻Ron的原因，使得功率MOS器件的导通损耗随着耐压的提高而急速上升。为了提高耐压、降低导通损耗，一系列的新结构、新技术应运而生。而其中用来提高功率MOS器件性能的超结(Super Junction)技术在高压领域的作用非常显着，吸引了大批器件供应商投入资金研发，目前已经成功开发出平面冷MOS并且已经投入商业应用。

冷MOS(Cool MOS)，又名Super Junction MOSFET(超结MOSFET)，最先由成都电子科技大学陈星弼院士所发明，后转让给德国英飞凌公司。作为功率MOSFET领域里程碑的新型器件，Cool MOS打破了传统功率MOSFET的理论极限，于1998年问世并很快走向市场。

与普通高压MOSFET相比，Cool MOS由于采用新的耐压层结构，利用了超结的概念，在几乎保持功率MOSFET所有优点的同时，又有着极低的导通损耗，发热量非常低，另外还能够显着减小芯片面积，于是就称为Cool MOS。在此以600伏的功率晶体管为例，使用具有超结结构的Cool MOS的导通电阻只有相同面积的传统功率晶体管的20％。而且其输出电容、输入电容也同步降低，器件的工作频率特性得到了提高。

在现有技术中，超结结构的制备主要是使用一种多次注入、多层外延形成超结的方法。图1为现有技术中一个使用多次注入、多层外延形成超结结构的剖面结构示意图。如图所示，这种方法通过在N型硅衬底100上逐层外延，在每一层N型外延层101～103上分别使用离子注入P型杂质的方式相应地逐层形成同一水平位置的P阱104～106。然后用炉管工艺作推进，使N型外延层101～103中的P阱104～106的范围扩大开来，同一水平位置的P阱104～106上下串联起来形成一种“糖葫芦”形状，获得超结结构。

可见，传统的超结结构的制备中需要经过多次光刻、离子注入、推进以及外延生长，工艺复杂而且成本非常高昂。另外，依此方法形成的具有“糖葫芦”形状的超结结构具有接合面不均匀的缺点，这容易造成冷MOS器件工作时发生漏电现象，从而降低器件的电学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷MOS超结结构的制造方法以及一种冷MOS超结结构，能够避免传统的超结结构的制备中需要多次光刻、离子注入、推进以及外延生长等复杂工艺，有效降低了制造成本，并且克服了传统的“糖葫芦”形状的超结结构接合面不均匀的缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种冷MOS超结结构的制造方法，包括步骤：

提供N型半导体衬底；

在所述N型半导体衬底上形成N型外延层；

在所述N型外延层上刻蚀出深沟槽；

在所述深沟槽中淀积重掺杂的多晶硅，填满所述深沟槽；

将所述重掺杂的多晶硅中的杂质扩散到所述N型外延层中，形成杂质扩散区。

可选地，所述N型半导体衬底为N型重掺杂半导体衬底。

可选地，所述深沟槽的宽度为0.4～3μm，深度为10～80μm，与所述N型外延层之间的角度为80～90度。

可选地，所述重掺杂的多晶硅为P型。