[发明专利]沟槽栅超结器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种沟槽栅超结器件，P型柱分为接电极P型柱和浮空P型柱并组成步进大于超结单元步进的第一周期排列结构，电极P型柱的顶部形成有延伸到N型柱的P型阱和连接到源极的接触孔；浮空P型柱的顶部不形成P型阱和接触孔。沟槽栅的长度方向和超结结构的长度方向垂直并排列成步进独立调节的第二周期排列结构。本发明还公开了一种沟槽栅超结器件的制造方法。本发明能够提高器件的击穿电压和沟道密度和降低导通电阻，能在很低Vds下获得更高的Crss且在较大的Vds范围内能使得Crss的下降比较缓慢，能减缓开关过程的速度、能有效降低器件在应用电路中的电磁干扰性能以及有效降低器件在应用电路中带来的电流和电压的过冲。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽栅超结(superjunction)器件；本发明还涉及一种沟槽栅超结器件的制造方法。

背景技术

超结结构就是交替排列的N型柱和P型柱组成结构。如果用超结结构来取代垂直双扩散MOS晶体管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor，VDMOS)器件中的N型漂移区，在导通状态下通过N型柱提供导通通路，导通时P型柱不提供导通通路；在截止状态下由PN立柱共同承受反偏电压，就形成了超结金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。超结MOSFET能在反向击穿电压与传统的VDMOS器件一致的情况下，通过使用低电阻率的外延层，而使器件的导通电阻大幅降低。

如图1所示，是现有超结器件俯视图；一般的超结器件结构，都包含电荷流动区、横向承受反向偏置电压的终端区和处于电荷流动区和终端区之间的过渡区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，图1中1区表示电荷流动区，2区表示过渡区，3区表示终端区。

1区包括由交替排列的P型柱22和N型柱23组成的超结结构，图1中的P型柱22和N型柱23都呈条形结构。N型柱23于在超结器件导通时提供导通通路，P型柱22和N型柱23在超结器件反偏时互相耗尽共同承受反向偏压。

2区和3区位于超结器件的终端，共同作为表示超结器件的终端保护结构。在器件导通时所述2区和3区不提供电流，在反偏状态用于承担从1区外周单元的表面到器件最外端表面衬底的电压该电压为横向电压和从1区外周单元表面到衬底的电压该电压为纵向电压。

2区中有至少一个P型环25，图1中为一个P型环25，该P型环25一般与1区的P型背栅即P阱连接在一起；2区中有具有一定倾斜角的场板介质膜，在2区中还具有用于减缓表面电场急剧变化的场板24，场板24为多晶场板片或金属场板，以及P型柱22；2区中也可以不设置所述金属场板。

3区包括由交替排列的P型柱22和N型柱23组成的超结结构，图1中3区的P型柱22和N型柱23分别由1区中的P型柱22和N型柱23延伸扩展而成，交替排列方向相同。在其它结构中，3区的P型柱22和N型柱23也能首尾相连的环型结构。

3区中有金属场板，3区中也可以不设置所述金属场板；3区中可以有P型环25也可以没有，有P型环25时该处的P型环是不与电荷流动区的P型背栅连接相连的(悬浮的)；在3区的最外端有终端截止环21，所述终端截止环21由N+注入区或N+注入区再加形成于其上的介质或介质加上金属构成。

现有超结器件包括平面栅超结器件和沟槽栅超结器件，以超结器件为超结MOSFET为例，超结MOSFET包括平面栅MOSFET和沟槽栅MOSFET，沟槽栅MOSFET具有更高的器件单元密度，故需要采用沟槽栅技术提高器件单元的密度。如图2所示，是现有超结器件的俯视局部放大图；如图3所示，是现有超结器件的截面示意图；图2和图3所对应的超结器件为沟槽栅超结MOSFET；图2中，电荷流动区位于BB’线和CC’线之间，CC’线和DD’线之间为过渡区，图3所示结构为沿AA’线的截面示意图；现有沟槽栅超结MOSFET器件原胞结构包括：