[发明专利]超结MOS器件结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种超结MOS器件结构及其制备方法。该器件结构包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层；多个第二导电类型柱，间隔分布于第一导电类型外延层内以在各第二导电类型柱之间间隔出第一导电类型柱而形成超结结构；多个第二导电类型阱区；第一导电类型源区；第二导电类型阱引出区；栅氧化层；负电容材料层；栅极导电层；层间介质层；源极金属层，位于第二导电类型阱引出区的表面及第一导电类型源区的表面；漏极金属层，位于第一导电类型衬底远离第一导电类型外延层的表面。本发明可以有效避免开关过程中所述超结MOS器件结构的反向输出电容(Coss)和反向传输电容(Crss)产生突变，避免器件产生震荡并改善其EMI特性，提高器件稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种超结MOS器件结构及其制备方法。

背景技术

自从80年代末期超结晶体管(Super-Junction MOS，简称SJ-MOS)结构被首次提出以来，超结MOS器件就以其导通电阻小、导通速度快和开关损耗低等优点而引起了业界的广泛关注，其结构也不断被优化。现有的超结晶体管中采用由一系列P型和N型半导体薄层交替排列组成的掺杂区代替传统的VDMOS(Vertical double-diffused MOSFET，垂直双扩散金属氧化物半导体)器件中单一轻掺杂的漂移区。在截止态时，由于P型和N型层中的耗尽区电场产生相互补偿效应，使P型和N型层的掺杂浓度可以做的很高而不会引起器件击穿电压的下降；导通时，这种高浓度的掺杂可以使其导通电阻显著下降。因为这种特殊的结构，使得超结MOS器件的性能优于传统的LDMOS器件。

超结MOS器件结构使用横向电场，在高压时，中间N+区完全耗尽，存储电荷很小，Coss(反向输出电容)和Crss(反向传输电容)都非常小，V_DS(漏源电压)开始下降非常快。当V_DS降到50V或更低时，N+和P区耗尽层宽度减小直到消失而逐渐恢复到原来高掺杂状态，相当于存储电荷突然增加，因此，电容也就会突然增加。尤其是在开关过程中，当漏压比较小时，超结MOS结构的电容产生急剧的变化(对应图1中虚线框所标示的dV/dt突变区)，容易导致器件发生振荡和EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)等问题，严重时还可能导致器件失效。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超结MOS器件结构及其制备方法，用于解决现有的超结MOS器件结构在开关过程中容易因电容急剧变化而导致器件发生震荡和电磁干扰，甚至可能导致器件失效等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超结MOS器件结构，包括：

第一导电类型衬底；

第一导电类型外延层，位于所述第一导电类型衬底的表面；

多个第二导电类型柱，间隔分布于所述第一导电类型外延层内，以在各所述第二导电类型柱之间间隔出第一导电类型柱而形成超结结构，第二导电类型不同于第一导电类型；

多个第二导电类型阱区，位于所述第一导电类型外延层内，且位于所述第二导电类型柱的上表面；

第一导电类型源区，位于所述第二导电类型阱区内；

第二导电类型阱引出区，位于所述第二导电类型阱区内，且和所述第一导电类型源区相邻设置；

栅氧化层，位于所述第一导电类型柱的上表面；

负电容材料层，位于所述栅氧化层的上表面；

栅极导电层，位于所述栅氧化层和所述负电容材料层的表面；

层间介质层，位于所述栅极导电层的上表面和侧壁；

源极金属层，位于所述第二导电类型阱引出区的表面及所述第一导电类型源区的表面；