[发明专利]一种优化雪崩耐量的超结MOSFET结构及制造方法在审

申请号：	202211085475.6	申请日：	2022-09-06
公开（公告）号：	CN115394652A	公开（公告）日：	2022-11-25
发明（设计）人：	肖晓军;胡丹丹	申请（专利权）人：	龙腾半导体股份有限公司
主分类号：	H01L21/336	分类号：	H01L21/336;H01L29/06;H01L29/78
代理公司：	西安新思维专利商标事务所有限公司 61114	代理人：	李罡
地址：	710018 陕西省西安市***	国省代码：	陕西;61
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摘要：
搜索关键词：	一种优化雪崩 mosfet 结构制造方法
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【说明书】：

本发明公开一种优化雪崩耐量的超结MOSFET结构及制造方法，在N+衬底上设有N‑外延层，在N‑外延层内设有宽窄相间的P型柱，P型柱顶部设有Pbody区，栅氧化层连接相邻Pbody区，正面设有多晶硅栅极，栅氧化层正面外部包覆有层间介质层，正面上方为金属层。本发明通过在有源区形成CD不同的P型柱来构建非平衡的击穿分布，结合表面N Source的选择性注入，使雪崩电流绝大部分流过无NPN结构区域，避免了MOSFET内寄生NPN结构的开启，该工艺兼容现有超结工艺流程，不需要额外的工艺及光刻mask，可极大提升雪崩能力。

技术领域

本发明属于半导体分立器件技术领域，涉及一种优化雪崩耐量的超结MOSFET结构及制造方法。

背景技术

功率MOSFET器件主要应用在电子设备应用电路的终端输出电路中，不可避免的在各种恶劣的条件下使用，因此功率器件常常会在电路设计者想象不到的地方发生破坏。雪崩破坏则是功率器件经常面对

的破坏模式之一。它是指在介质负载的开关运行断开时产生的回扫电压，或者由漏磁电感产生的尖峰电压超出功率器件的漏源额定耐压并进入击穿区而导致破坏的模式。

功率器件的雪崩耐久性之所以得到越来越广泛的重视，是因为在功率器件的实际应用中，越来的系统使器件不可避免地工作在雪崩状态下。目前来说不论是传统高压平面VDMOS还是超结MOSFET器件雪崩击穿时寄生BJT引起的二次击穿效应严重制约了器件的雪崩能力，Pbody区附近不可避免地寄生着一个双极型晶体管BJT，Pbody区构成寄生BJT的基区，同时寄生BJT的集电极与发射极也分别为VDMOS的漏极和源极，此外寄生BJT存在从VDMOS源极到Pbody区的等效电阻RB。当VDMOS处于阻断状态时，随着漏源电压的增加，器件内部电场逐渐增大，泄漏电流也随之增大。部分泄漏电流流过BJT体区时，等效电阻RB两端产生压降，该压降等于寄生三极管BJT的VBE，VDMOS接近雪崩击穿时，泄漏电流急剧增大，如果RB上的压降足够使得寄生三极管开启，寄生BJT将引起二次击穿效应，导致器件烧毁失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化雪崩耐量的超结MOSFET结构及制造方法。

具体实现方法如下：

一种优化雪崩耐量的超结MOSFET结构的制造方法，其特征在于：

步骤一、在N+衬底上生长一层外延层N-；

步骤二、在外延层N-上刻蚀出深沟槽结构，形成不同尺寸的深沟槽，宽的深沟槽与窄的深沟槽交错排列；

步骤三、通过外延的方式对步骤二中的深沟槽进行填充形成P型区，通过CMP将表面长于外延层N-的多余的P型区去除；

步骤四、通过PW mask刻蚀并向P型区注入P型杂质硼，在高温下进行Pwell drivein以形成器件的Pbody区；

步骤五、热氧化工艺生长场氧并刻蚀出器件的有源区，干氧氧化生长器件的栅氧化层并淀积多晶硅，通过对多晶硅及栅氧的回刻形成器件的栅氧化层及多晶硅栅极，位于外延层N-上方连接相邻的不同宽窄的Pbody区；

步骤六、如图七所示，在窄的Pbody区表面与栅氧化层接触点进行Nsource区的光刻并离子注入杂质As以形成器件的源极；

步骤七、在栅氧化层及多晶硅栅极表面淀积ILD层间介质层并进行reflow形成平坦的表面，通过接触孔光刻在Pbody区上方刻蚀出器件的接触孔；

步骤八、通过接触孔注入P型杂质，淀积金属形成良好的欧姆接触，通过金属刻蚀形成作为器件的电极的金属层。