所述沟槽的底部和侧壁的所述硅外延基片I表面形成一 N型注入层8 ;所述N型注入层8的掺杂浓度大于所述娃外延基片I的掺杂浓度。
[0049]较佳为，进一步的改进是，步骤三中所述N型离子注入的角度为7度并以4个方向分别均匀注入，注入杂质为磷或砷，从所述沟槽的侧壁注入到所述硅外延基片表面的深度为100埃?1000埃。
[0050]步骤四、如图2B所示，进行P型外延层生长，所述P型外延层完全填充所述沟槽；采用化学机械研磨工艺将所述沟槽外的所述P型外延层去除。由填充于所述沟槽内的所述P型外延层组成P型柱9。所述P型柱9的P型杂质包括硼元素。
[0051 ] 各所述P型柱9和侧面形成有所述N型注入层8的所述N型柱呈交替排列的超级结结构，所述P型柱9的载流子和侧面形成有所述N型注入层8的所述N型柱的载流子平衡；在后续热过程中，所述N型注入层8形成一中和从所述P型柱9扩散过来的P型杂质的区域，使所述P型柱9和所述N型柱的宽度值保持稳定。
[0052]步骤五、在所述超级结结构表面形成超级结器件的终端的场氧层。
[0053]步骤六、在所述超级结结构表面依次形成栅介质层如栅氧化层10和多晶硅栅11。
[0054]步骤七、进行源注入形成源区12。
[0055]步骤八、形成层间膜以及穿过所述层间膜的接触孔。
[0056]步骤九、形成正面金属层，对所述正面金属层进行光刻刻蚀形成源极和栅极。
[0057]步骤十、对所述硅外延基片I进行背面研磨。
[0058]步骤十一、在所述硅外延基片I背面形成N+掺杂的漏区。
[0059]步骤十二、形成背面金属层引出漏极。
[0060]除了本发明实施例所描述的超级结N型MOSFET器件，本发明实施例方法也能应用于其它超级结器件，如超级结绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，超级结二极管等。
[0061]如图3所示，是超级结N型MOSFET器件的RDSON的组成示意图；由N+掺杂的衬底101组成漏区并从背面引出漏极，N-层101和P-层102组成交替排列的超级结结构，N-层101在导通时作为漂移区；P阱104形成体区，N+区105组成源区并从正面引出源极，在体区表面上方形成有栅氧化层和多晶硅栅106。RDSON是指超级结N型MOSFET器件在导通时从源极到漏极之间的电阻组成，可以用如下公式表示:
[0062]RDSON = Rs+Rn+Rch+Rj +Rd+Rsub ο
[0063]其中Rs为源极的接触电阻，Rn为N+区105的源区电阻，Rch为沟道电阻，Rj为JFET电阻，Rd为漂移区电阻，Rsub为衬底电阻也即漏区的电阻。
[0064]要降低RDSON可以从上面六个电阻考虑。
[0065]本发明通过在沟槽形成后、进行外延填充沟槽前，进行带角度的N型离子注入，能使P型柱和N型柱的宽度值保持稳定，掺杂浓度也能保持稳定，从而能降上述公式中的Rd电阻，所以能大大降低器件的RDS0N。
[0066]如图4所示，是本发明实施例方法形成的超级结N型MOSFET器件和现有方法形成的超级结N型MOSFET器件RDSON的测试结果比较。虚线框201区域内的RDSON的测试值都为现有方法形成的超级结N型MOSFET器件RDSON的测试结果，虚线框202区域内的RDSON的测试值都为本发明实施例方法形成的超级结N型MOSFET器件RDSON的测试结果，图4中每一位置处的一团测试点表示形成于同一基片上的相同器件的测试值。可以看出，RDSON从0.343欧姆减小至0.263欧姆，比原来小约25%。
[0067]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种超级结器件的制造方法，其特征在于，包括如下制造步骤: 步骤一、提供一 N型轻掺杂的硅外延基片，在所述硅外延基片表面形成硬掩膜层； 步骤二、采用光刻工艺定义出沟槽区域，将所述沟槽区域的所述硬掩膜层去除；以所述硬掩膜层为掩膜对所述沟槽区域的硅进行刻蚀形成多个沟槽；各所述沟槽和由各相邻所述沟槽间的所述硅外延基片组成的N型柱呈交替排列结构； 步骤三、以所述硬掩膜层为掩膜进行带角度的N型离子注入并在所述沟槽的底部和侧壁的所述硅外延基片表面形成一 N型注入层；所述N型注入层的掺杂浓度大于所述硅外延基片的掺杂浓度； 步骤四、进行P型外延层生长，所述P型外延层完全填充所述沟槽并由填充于所述沟槽内的所述P型外延层组成P型柱，各所述P型柱和侧面形成有所述N型注入层的所述N型柱呈交替排列的超级结结构，所述P型柱的载流子和侧面形成有所述N型注入层的所述N型柱的载流子平衡；在后续热过程中，所述N型注入层形成一中和从所述P型柱扩散过来的P型杂质的区域，使所述P型柱和所述N型柱的宽度值保持稳定。
2.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:所述硅外延基片的电阻率为I欧姆.厘米?30欧姆.厘米，厚度为700微米以上。
3.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:在形成所述硬掩膜层之前还包括在所述硅外延基片的选定区域进行P型体区注入的工艺，形成的P型体区位于各所述P型柱的顶部并延伸到所述P型柱两侧的所述N型柱中。
4.如权利要求3所述超级结器件的制造方法，其特征在于:通过调节所述P型体区注入中的阈值电压调整注入来调节超级器件的阈值电压。
5.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:在形成所述硬掩膜层之前还包括在所述硅外延基片的选定区域进行JFET注入的工艺，形成的JFET注入区位于各所述N型柱的顶部。
6.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:所述硬掩膜层为ONO结构，包括依次叠加于所述硅外延基片表面的第一氧化层、第二氮化层和第三氧化层。
7.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:步骤二形成的所述沟槽的深度为I微米?50微米，宽度为2微米?10微米，所述沟槽的间距和宽度比为1:1以上。
8.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:步骤三中所述N型离子注入的角度为7度并以4个方向分别均匀注入，注入杂质为磷或砷，从所述沟槽的侧壁注入到所述硅外延基片表面的深度为100埃?2000埃。
9.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:步骤三的所述N型离子注入前还包括在所述沟槽的底部和侧壁表面形成牺牲氧化层以及再将所述牺牲氧化层去除的步骤。
10.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:步骤四中采用化学机械研磨工艺将所述沟槽外的所述P型外延层去除。
11.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤: 步骤五、在所述超级结结构表面形成超级结器件的终端的场氧层； 步骤六、在所述超级结结构表面依次形成栅介质层和多晶硅栅； 步骤七、进行源注入； 步骤八、形成层间膜以及穿过所述层间膜的接触孔； 步骤九、形成正面金属层，对所述正面金属层进行光刻刻蚀形成源极和栅极。
12.如权利要求11所述超级结器件的制造方法，其特征在于:超级结器件为超级结N型MOSFET器件，还包括如下步骤: 步骤十、对所述硅外延基片进行背面研磨； 步骤十一、在所述硅外延基片背面形成N+掺杂的漏区； 步骤十二、形成背面金属层引出漏极。
13.如权利要求1所述超级结器件的制造方法，其特征在于:所述P型柱的P型杂质包括硼元素。
【专利摘要】本发明公开了一种超级结器件的制造方法，包括步骤：步骤一、提供一硅外延基片并形成硬掩膜层；步骤二、光刻刻蚀形成多个沟槽；步骤三、进行带角度的N型离子注入在沟槽的底部和侧壁的硅外延基片表面形成一N型注入层；步骤四、进行P型外延层生长并填充沟槽形成P型柱。本发明能降低器件的源漏导通电阻。
【IPC分类】H01L21-266, H01L21-336
【公开号】CN104637821
【申请号】CN201510024006
【发明人】姚亮, 王飞, 顾文炳
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月19日