[发明专利]沟槽填充式超级结功率器件及工艺方法

权利要求书

1.一种沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：包含如下的工艺步骤：

步骤一，提供一具有第二导电类型的半导体衬底，在所述半导体衬底上进行第二导电类型的离子注入形成漂移区，然后再在所述半导体衬底上形成一层具有第一导电类型的外延层；

步骤二，在所述外延层中进行刻蚀形成第一沟槽，然后在所述形成的第一沟槽中填充第二导电类型的外延材料；

步骤三，在所述外延层中进行第一导电类型的离子注入，形成所述功率器件的体区；

步骤四，在所述第一沟槽的上方中心处进行刻蚀，形成第二沟槽；所述第二沟槽形成所述功率器件的栅极；在所述第二沟槽中形成栅介质层；然后填充具有第二导电类型的多晶硅并研磨或回刻蚀至硅表面，形成所述功率器件的沟槽栅；

步骤五，通过光刻定义出源区的注入区域，在所述第二沟槽的两侧进行第二导电类型的离子注入，形成所述功率器件的源区；

步骤六，光刻及刻蚀定义出体区引出区，进行第一导电类型的离子注入，形成体区引出区。

2.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述的步骤一中，半导体衬底为重掺杂的衬底，所述漂移区以及外延层均为轻掺杂区；所述的半导体衬底为硅衬底、锗硅衬底、砷化镓衬底。

3.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述的步骤二中，所述第一沟槽是剖面结构为倒梯形的沟槽，即沟槽上部横向开口大于底部横向宽度，沟槽侧壁呈逐渐内收的倾斜形态；在所述第一沟槽中填充轻掺杂的第二导电类型外延材料，与所述第一沟槽底部的漂移区成为一体，形成所述功率器件整体的漂移区。

4.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中，在所述外延层中进行轻掺杂的第一导电类型离子注入形成所述功率器件的体区；在离子注入过程中，原第一沟槽中填充的外延材料的上部也被离子注入而转为相反导电类型，体区离子注入完成之后，所述第一沟槽的相对深度变浅。

5.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述的步骤四中，所述第二沟槽通过热氧化或者沉积法形成一层栅介质层；然后再进行重掺杂的第二导电类型多晶硅填充，多晶硅填充满所述第二沟槽，回刻之后所述第二沟槽内部多晶硅上表面与外延层平齐，形成所述功率器件的沟槽栅。

6.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述步骤六中，体区引出区位于源区远离器件中心区域的外侧，所述体区引出区为重掺杂离子注入，将所述体区引出。

7.如权利要求3所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述呈倒梯形的第一沟槽与其周围的第一导电类型的外延层形成超级结结构；第一沟槽外围的外延层与所述第一沟槽呈相反的结构，即第一沟槽外围的外延层作为超级结结构中的柱状薄层，所述的柱状薄层为上部窄、下部宽的形态，且掺杂浓度从上之下逐渐降低；使得靠近器件表面的漂移区更容易耗尽，降低所述功率器件的导通电阻。

8.如权利要求1所述的沟槽填充式超级结功率器件的工艺方法，其特征在于：所述的工艺步骤之后，还包括后段工艺，沉积介质层、接触孔及正面金属层，形成正面引出，以及背面减薄及背面金属化，引出器件的漏极。

9.如权利要求1～8任一项所述的，其特征在于：所述的第一导电类型为P型，所述的第二导电类型为N型；当交换定义第一导电类型与第二导电类型时，形成的器件为相反类型。