[发明专利]一种超级结功率器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种超级结功率器件的制备方法，其通过热扩散工艺将第二外延层的掺杂质扩散进入第一外延层中，从而得到超级结；本发明能有效提高超级结功率器件的耐压值并降低导通电阻。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种超级结功率器件的制备方法。

背景技术

超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在普通双扩撒金属氧化物半导体(DMOS)的基础上引入超级结(SuperJunction)结构；除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、易电压控制、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机(液晶或等离子电视机)和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

目前超级结功率器件的制造方法主要分成两大类，第一类是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P型柱；第二类是采用深沟槽蚀刻加P型柱填充的方式形成。但是第一类制造方法存在电子不均与扩散的情况，局限了掺杂质浓度；而第二类制造方法中，蚀刻深度和氧化膜厚度也受限于垂直方向的气流强度；因此现有的超级结功率器件的电气性能还有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级结功率器件的制备方法，其能有效改善超级结功率器件的电气性能。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种超级结功率器件的制备方法，其包括如下步骤：

步骤1：提供具有高掺杂浓度且具有N型导电类型的半导体衬底，并在该半导体衬底正面形成具有N型导电类型的第一外延层；

步骤2：对第一外延层正面进行蚀刻以形成若干个栅极沟槽，并在第一外延层上生长防护层，防护层覆盖第一外延层的顶面和各栅极沟槽；

步骤3：蚀刻移除防护层处于各栅极沟槽底部的部分，并对第一外延层处于各栅极沟槽底部的部分进行蚀刻，以形成位于栅极沟槽下方的超级结沟槽；

步骤4：沉积具有P型导电类型的第二外延层，该第二外延层覆盖防护层以及各超级结沟槽；

步骤5：通过热扩散工艺，使得第二外延层中覆盖超级结沟槽的部分中的具有P型导电类型的掺杂质扩散进入第一外延层中而使得第一外延层中形成具有P型导电类型的第二导电区，而第一外延层中处于相邻第二导电区之间的部分则构成具有N型导电类型的第一导电区，第一导电区和第二导电区交替排列形成超级结；与此同时，第二外延层中覆盖超级结沟槽的部分则形成覆盖第二导电区的厚氧化层；

步骤6：在超级结沟槽中填充浮动栅极；

步骤7：将全部的防护层移除，然后再生成栅极氧化层，该栅极氧化层覆盖浮动栅极、第一外延层的顶面以及各栅极沟槽；

步骤8：在栅极沟槽中填充栅极，然后再形成覆盖栅极氧化层和栅极的保护层；

步骤9：对保护层和栅极氧化层进行蚀刻，以去除栅极氧化层和保护层处于各栅极沟槽两侧的上方的部分以及部分去除保护层处于栅极上方的部分，从而得到包覆栅极的栅极保护层；

步骤10：先将离子注入第一外延层处于各栅极沟槽两侧的部分而形成处于各栅极沟槽两侧的通道；然后沉积覆盖通道的N型源区和P型源区；最后沉积源极金属和漏极金属，源极金属覆盖N型源区、P型源区和栅极保护层，漏极金属覆盖半导体衬底背面。

所述第二外延层的掺杂质为硼或铝或镓或铟。

所述半导体衬底、浮动栅极和栅极均为多晶硅；或者，所述半导体衬底、浮动栅极和栅极均为多晶碳化硅。

在所述步骤6中，在超级结沟槽中填充浮动栅极的方法包括：