超级结器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是指一种超级结器件。
【背景技术】
[0002]超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在双扩散金属氧化物半导体(DMOS)的基础上，通过引入超级结(Super Junct1n)结构，除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机(液晶或等离子电视机)和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。
[0003]目前超级结功率器件的制备工艺主要分成两大类，一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P柱;另外一种是在深沟槽刻蚀加P柱填充的方式形成。
[0004]现有的深槽型超级结器件，如图1所示，在衬底或外延中具有P柱，P柱之上为体区，P柱位于体区的中心处形成一种平衡的左右对称状态。体区之间为JFET区域，外延之上体区之间为栅极。图2是器件的俯视图。为了进一步降低导通电阻，必须要用更低电阻的外延基片，同时为了保持击穿电压不下降，需要将深槽的间距不断缩短，来保证耗尽区能够在沟槽之间完全展开。相对大尺寸深槽间距的超级结产品，深槽间的空间有足够大用来形成对称的双沟道器件结构，而随着沟槽之间距离的减小，没有足够空间形成双沟道。而沟槽间距的降低，会限制JFET区域的大小，影响到器件的沟道长度，提高导通电阻。
[0005]基于现有结构，如图3及图4所示(图4为俯视图)，缩小P柱之间距离，会引起JFET区域电阻增大，如果增加JFET注入还会影响MOSFET沟道的浓度和有效长度。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结器件，其具有耐击穿的性能，同时又保证器件的开启电压和低导通电阻特性。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种超级结器件，在N型外延中具有P柱和体区，所述P柱位于体区的下方，P柱呈平行沟槽型;体区之间的区域为JFET区域，外延表面具有栅极，所述栅极位于体区之间的硅表面，并且栅极与P柱沟槽平行;位于体区之下的P柱，其一侧与体区的边界对齐，P柱的另一侧在体区的另一侧边界范围内，且与栅极的一侧对齐，与栅极没有重叠。
[0008]进一步地，所述外延中还存在P阱，所述P阱为栅极和P柱以外的区域。
[0009]进一步地，超级结器件的沟道区为栅极和P阱重叠的区域。
[0010]本发明所述的超级结器件，通过新的体区与P柱沟槽的相对位置，在能缩小P柱沟槽间距的同时，保持沟道足够的长度，以及沟道间JFET区域的大小，保证MOSFET管的正常沟道开启特性，得到较小的导通电阻。
【附图说明】
[0011 ]图1是现有超级结器件的剖面图。
[0012]图2是图1的俯视图。
[0013]图3是缩小P柱之间间距的剖面示意图。
[0014]图4是图3的俯视图。
[0015]图5是本发明器件的剖视图。
[0016]图6是本发明器件的俯视图。
[0017]附图标记说明
[0018]I是衬底或外延，2是体区，3是P柱，4是棚.极。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供一种超级结器件，如图5所示，在N型外延I中具有P柱3和体区2，所述P柱3位于体区2的下方，P柱3呈平行沟槽型;体区2之间的区域为JFET区域，外延表面具有栅极4，所述栅极4位于体区2之间的硅表面，并且栅极4与P柱沟槽3平行;位于体区2之下的P柱3，其一侧与体区2的边界对齐，P柱3的另一侧在体区2的另一侧边界范围内。即P柱3与体区2是一种不对称的结构，P柱2并不像传统结构的设计位于体区3的中心处，形成左右对称的结构，而是偏向一侧，P柱3和体区2的一侧平齐，垂直投影重叠，而另一侧则体区2超出P柱3的范围，P柱3位于其垂直投影范围内，P柱的这一侧与栅极边缘对齐，与栅极不形成重叠。其俯视图如图6所示。
[0020]所述外延I中还存在P阱，所述P阱为栅极和P柱以外的区域。
[0021]超级结器件的沟道区为栅极和P阱重叠的区域。
[0022]本发明所述的超级结器件，通过新的体区与P柱沟槽的相对位置，将P柱和体区做成不对称的结构，形成单沟道超级结器件，保持器件的开启电压和低的导通电阻。
[0023]以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超级结器件，其特征在于:在N型外延中具有P柱和体区，所述P柱位于体区的下方，P柱呈平行沟槽型;体区之间的区域为JFET区域，外延表面具有栅极，所述栅极位于体区之间的硅表面，并且栅极与P柱沟槽平行;位于体区之下的P柱，其一侧与体区的边界对齐，P柱的另一侧在体区的另一侧边界范围内，与栅极的一侧对齐，与栅极没有重叠。2.如权利要求1所述的超级结器件，其特征在于:所述外延中还存在P阱，所述P阱为栅极和P柱以外的区域。3.如权利要求2所述的超级结器件，其特征在于:超级结器件的沟道区为栅极和P阱重叠的区域。
【专利摘要】本发明公开了一种超级结器件，在N型外延中具有体区和平行的沟槽型的P柱，所述P柱位于体区的下方；体区之间的区域为JFET区域，外延表面具有栅极，所述栅极位于体区之上的硅表面；所述体区与P柱呈不对称结构，P柱的一侧与体区的一侧对齐，即垂直投影重叠；体区的另相对一侧超出P柱的一侧。本发明通过新的P柱与体区的相对位置，可以在缩小沟槽间距的同时，保持沟道的长度，以及沟槽间的JFET区域，保证MOSFET管的正常沟道开启特性，得到较小的导通电阻。
【IPC分类】H01L29/78, H01L29/10, H01L29/06
【公开号】CN105529365
【申请号】CN201610064123
【发明人】王飞
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月29日