[发明专利]超级结晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种超级结晶体管及其形成方法。

背景技术

超级结（Super Junction）结构是一种由一系列交替排列的P型半导体层和N型半导体层所构成的结构，而超级结MOS晶体管既是基于该超级结结构的一种半导体功率器件。所述超级结MOS晶体管是在垂直双扩散MOS（VDMOS，Vertical Double-Diffused MOS）晶体管的基础上发展而来的，除了具备所述垂直双扩散MOS晶体管所具有的优点之外，所述超级结MOS晶体管还具有导通电阻（Rdson）低、击穿电压（BV，Breakdown Voltage）高的特点。

图1至图3是一种形成超级结MOS晶体管的过程的剖面结构示意图。

请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100内具有N型离子，所述半导体衬底100内具有若干相邻的沟槽102，相邻沟槽102之间的半导体衬底为N型区103。

请参考图2，在所述沟槽102（如图1所示）内形成填充满所述沟槽102的半导体层104；在所述半导体层104内掺杂P型离子。

请参考图3，在相邻沟槽102之间的半导体衬底100表面形成栅极结构105；在相邻栅极结构105之间的半导体层104内形成P型体区106，且部分P型体区106与栅极结构105重叠；在所述栅极结构105两侧的P型体区106内形成N型源极107；在所述半导体衬底100与栅极结构105相对的表面形成漏极108。

当所述超级结MOS晶体管开启时，位于栅极结构105底部的P型体区106反型而形成沟道区，使源极107和漏极108之间导通，且源极107和漏极108之间产生导通电流，所述导通电流能够以垂直于半导体衬底100表面的方向，在N型区103内流动，由于所述N型区103内的N型离子的浓度较高，从而能够使源极107和漏极108之间的导通电阻降低。当所述超级结MOS晶体管关闭时，半导体层104内的P型离子、以及和N型区103内的N型离子之间能够在平行于半导体衬底100表面的方向上相互扩散，并造成所述半导体层104和N型区103完全耗尽，从而使所述半导体层104和N型区103形成耗尽层，所述耗尽层能够使源极107和漏极108之间的击穿电压提高。

然而，现有技术形成的超级结MOS晶体管性能不稳定，且所述超级结MOS晶体管的击穿电压有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种超级结晶体管及其形成方法，使所述超级结MOS晶体管的击穿电压得以提高，性能改善。

为解决上述问题，本发明提供一种超级结晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有第一掺杂离子；在所述半导体衬底内形成若干相邻的沟槽，所述沟槽的侧壁相对于半导体衬底表面倾斜，且所述沟槽的顶部尺寸大于底部尺寸，相邻沟槽之间的半导体衬底形成第一半导体层；在所述沟槽的侧壁和底部表面形成第二半导体层，所述第二半导体层内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；在所述第二半导体层表面形成填充满沟槽的介质层；在形成介质层之后，在第一半导体层表面形成栅极结构；在相邻栅极结构之间的第二半导体层、以及部分第一半导体层内形成体区，所述体区内具有第二掺杂离子，且部分体区与栅极结构重叠；在所述栅极结构两侧的体区内形成源区，所述源区内具有第一掺杂离子。

可选的，所述沟槽的形成方法为：在半导体衬底表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出需要形成沟槽的半导体衬底表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性干法刻蚀工艺刻蚀所述半导体衬底，形成沟槽。

可选的，所述第二半导体层的形成工艺为：在形成所述沟槽之后，以所述掩膜层为掩膜，采用选择性外延沉积工艺在沟槽的侧壁和底部表面形成第二半导体层；在形成第二半导体层之后，去除所述掩膜层。

可选的，在所述选择性外延沉积工艺过程中，采用原位掺杂工艺在所述第二半导体层内掺杂第二掺杂离子。

可选的，所述第一掺杂离子为N型离子，所述第二掺杂离子为P型离子。