[发明专利]具有高深宽比体内超结的横向高压器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种具有高深宽比体内超结的横向高压器件及其制造方法，包括：第一导电类型漂移区、深槽区域，通过深槽槽底注入形成与第二导电类型衬底相连的第二导电类型区，位于漂移区两侧的第一和第二导电类型阱区和重掺杂区，位于器件表面的控制栅多晶硅电极、第一和第二介质氧化层。所述深槽通过硬掩模层Hard Mask保护刻蚀得到，然后槽底注入得到第二导电类型区与槽底两侧的漂移区一起形成体内超结，并维持电荷平衡，优化了器件体内场，并提供体内低阻通路；超结条宽和深度由深槽刻蚀宽度和深度决定，可以得到高深宽比的体内超结结构。本发明提出的结构提优化了体内场提高器件耐压，同时供了体内低阻通路，进一步降低比导通电阻。

技术领域

本发明属于功率半导体领域，主要提出了一种具有高深宽比体内超结的横向高压器件及其制造方法。

背景技术

横向功率半导体作为功率集成电路的核心拥有极为广泛的应用范围，为改善其性能，RESURF和超结等各种技术及其改进型不断被提出，其中超结作为功率半导体领域具有革命性意义的发明被广泛应用到横向器件中。但是常规的横向超结受限于注入能量和光刻胶厚度的限制，往往只能做到器件表面，起优化器件表面场提高耐压和提供表面低阻通路的作用，无法优化器件漂移区深处的电场和导电能力，且位于器件表面的超结难免引入表面高场降低器件可靠性。同时，传统超结通过表面厚胶阻挡和高能注入形成，在超结条宽接近亚微米级别时，最小条宽受限于高深宽比光刻胶的制备。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出一种具有高深宽比体内超结的横向高压器件及其制造方法，超结条宽由Hard Mask阻挡刻蚀的槽宽决定，相比传统超结能实现更窄的条宽，同时通过槽内高能注入将超结引入器件漂移区深处，实现器件漂移区深处电场和导电能力的优化，降低器件表面场并使超结条宽不受高深宽比光刻胶的制备限制。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种具有高深宽比体内超结的横向高压器件，包括：

第二导电类型衬底21、第一导电类型漂移区11、第一导电类型阱区12和第二导电类型阱区22、第一介质氧化层31、槽底第二导电类型区23、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33、控制栅多晶硅41、重掺杂第二导电类型区25以及重掺杂第一导电类型区13；

其中，第一导电类型漂移区11位于第二导电类型衬底21上方，第二导电类型阱区22位于第一导电类型漂移区11内的左侧并和第二导电类型衬底21相连，第一导电类型阱区12位于第一导电类型漂移区11体内右侧，第一介质氧化层31位于第一导电类型漂移区11内填充深槽，第二介质氧化层32位于第一导电类型漂移区11上方，槽底第二导电类型区23位于第一导电类型漂移区11内第一介质氧化层31下方并与第二导电类型衬底21相连，第三介质氧化层33覆盖部分第二导电类型阱区22的上方，并延伸至第一导电类型漂移区11上方，控制栅多晶硅41位于第三介质氧化层33上方，并覆盖部分第二介质氧化层32，重掺杂第一导电类型区13位于第一导电类型阱区12和第二导电类型阱区22内，重掺杂第二导电类型区25与第二导电类型阱区22内的重掺杂第一导电类型区13相切；

所述槽底第二导电类型区23与槽底的第一导电类型漂移区11构成超结结构并维持电荷平衡。

作为优选方式，第一导电类型漂移区11通过外延或注入推结的方式形成。

作为优选方式，：漂移区深槽沿器件宽度方向呈周期性分布，并使用硬掩模层HardMask阻挡刻蚀得到。

作为优选方式，第二导电类型区域23通过槽底多次不同能量注入形成并最终与第二导电类型衬底21相连。

作为优选方式，第二导电类型衬底21是SOI衬底或蓝宝石衬底。

作为优选方式，半导体材料使用Si或SiC材料，并且/或者填充深槽的第一介质氧化层31是高K或低K介质材料。