一种具有分裂栅结构的超级结MOS及器件的制作方法

一种具有分裂栅结构的超级结 mos及器件
技术领域
[0001]
本实用新型涉及功率器件领域，特别涉及一种具有分裂栅结构的超级结 mos及器件。


背景技术：

[0002]
在功率器件领域中，功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor ，又称金属氧化物半导体场效应晶体管)被广泛应用在开关器件结构中。
[0003]
众所周知，功率器件具有有两大特性，一是当器件处于导通状态，拥有低导通电阻，最小化自身的功率损耗；二是当器件处于关断状态，能拥有足够高的反向击穿电压。而超级节 mos是属于一种在 vdmos （声效应功率晶体管）基础上使用新型超结结构设计的mos，即超结 mos，其解决了r
ds
(on)（通态电阻）与bv（绝缘击穿电压）的矛盾关系，在保持相同bv的情况下可以拥有更低的r
ds
(on)，这使得它能大大降低自身的开关损耗。
[0004]
但目前市面上超级节 mos的qg（总栅电荷）较大，导致开关速度慢的问题。


技术实现要素：

[0005]
为解决上述背景技术中提出的目前市面上超级节 mos的qg较大，导致开关速度慢的问题，本实用新型提出一种具有分裂栅结构的超级结 mos及器件，其中，具有分裂栅结构的超级结 mos，包括元胞区域，所述元胞区域上设有分裂栅结构和超级节结构。
[0006]
进一步地，所述分裂栅结构和超级节结构间隔设置。
[0007]
进一步地，包括衬底层；所述衬底层一侧设有外延层；所述外延层上的元胞区域一侧蚀刻有第一沟槽和第二沟槽；所述第一沟槽和第二沟槽内均设有离子杂质层；
[0008]
所述第二沟槽的槽深度大于其内的所述离子杂质层的高度，以在所述第二沟槽内形成第三沟槽；
[0009]
所述第一沟槽槽口设有第一栅氧化层，形成所述超级节结构；
[0010]
所述第三沟槽内壁设有第二栅氧化层；所述第二栅氧化层上设有多晶硅层，形成所述分裂栅结构。
[0011]
进一步地，所述外延层的厚度为40-60μm。
[0012]
进一步地，所述离子杂质层中的杂质为p+型杂质。
[0013]
进一步地，所述第一栅氧化层和第二栅氧化层的厚度均为800a-1500a。
[0014]
进一步地，设有所述第一沟槽和第二沟槽的衬底层一侧还设有若干pw沟道区；部分所述pw沟道区设于所述第一沟槽和第二沟槽周围；所述pw沟道区内设有n+源极区；所述pw沟道区上依次设有层间介质、金属源极和钝化层；
[0015]
所述衬底层另一侧设有漏极层。
[0016]
进一步地，所述层间介质的厚度为1.0-2.0μm。
[0017]
本发明另外提供一种器件，采用如上任意所述的具有分裂栅结构的超级结 mos。
[0018]
本实用新型提供的分裂栅结构的超级结 mos，通过分裂栅和超级节相结合的结构
设计，能够使得整个超级结 mos同时具备分裂栅和超级节的优点，可以有效降低mos的qg和r
ds
(on)，解决了现有的超级节 mos的qg大，导致开关速度慢的问题，从而提高了开关速度并减少了开关损耗。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]
图1为本实用新型提供的具有分裂栅结构的超级结 mos的结构示意图；
[0021]
图2为第一沟槽结构示意图；
[0022]
图3为第二沟槽结构示意图；
[0023]
图4为第三沟槽机构示意图。
[0024]
附图标记：10衬底层11第一沟槽12第二沟槽13第三沟槽20离子杂质层30场氧化层41第一栅氧化层42第二栅氧化层50多晶硅层60pw沟槽区70n+源极层80层间介质90金属源极100钝化层110漏极层120外延层
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具体实施方式
[0025]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”以及类似的词语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接、光连接等，不管是直接的还是间接的。
[0027]
本实用新型实施例提出一种具有分裂栅结构的超级结 mos及器件，其中，具有分裂栅结构的超级结 mos，包括元胞区域，所述元胞区域上设有分裂栅结构超级节结构。
[0028]
具体实施时，如图1-图4所示，具有分裂栅结构的超级结 mos，包括元胞区域，所述元胞区域上设有若干分裂栅结构和若干超级节结构；分裂栅结构和超级节结构间隔设置。本实用新型实施例提供的分裂栅结构的超级结 mos，通过分裂栅和超级节相结合的结构设
计，能够使得整个超级结 mos同时具备分裂栅和超级节的优点，可以有效降低mos的qg和r
ds
(on)，解决了现有的超级节 mos的qg大，导致开关速度慢的问题，从而提高了开关速度并减少了开关损耗。
[0029]
具体实施时，分裂栅结构的超级结 mos包括衬底层10；所述衬底层10正面长有40-60μm的外延层120；所述外延层120上的元胞区域一侧蚀刻有第一沟槽11、第二沟槽12和若干pw沟道区60；部分所述pw沟道区60设于所述第一沟槽11和第二沟槽12周围；所述pw沟道区60内设有n+源极区70；所述第一沟槽11和第二沟槽12内均设有离子杂质层20；所述离子杂质层20中的杂质为p+型杂质；所述第二沟槽12的槽深度大于其内的所述离子杂质层20的高度，以在所述第二沟槽12内形成第三沟槽13；所述第一沟槽11槽口和pw沟道区60上均设有第一栅氧化层41，形成所述超级节结构；所述第三沟槽13内壁设有第二栅氧化层42；所述第二栅氧化层42上设有多晶硅层50，形成所述分裂栅结构；所述第一栅氧化层41和第二栅氧化层42的厚度均为800a-1500a ；所述第一栅氧化层41、第二栅氧化层42上依次设有1.0-2.0μm厚的层间介质80、金属源极90和钝化层100；所述衬底层10另一侧设有漏极层110。
[0030]
较佳地，所述外延层120的厚度为50μm。
[0031]
较佳地，所述第一栅氧化层41和第二栅氧化层42的厚度为1000a。
[0032]
较佳地，所述层间介质80的厚度为1.5μm。
[0033]
本发明实施例另外提供一种器件，采用如上任意所述的具有分裂栅结构的超级结 mos。
[0034]
本实用新型实施例还提供一种如上任意所述的具有分裂栅结构的超级结 mos的制备方法，包括：
[0035]
s10、在衬底层一侧蚀刻形成第一沟槽和第二沟槽；并在所述第一沟槽和第二沟槽内沉积离子杂质，形成离子杂质层；
[0036]
s20、将所述离子杂质层研磨至衬底层表面；然后进行表面场氧化，形成场氧化层；并对所述第二沟槽进行内的离子杂质层进行蚀刻形成第三沟槽；
[0037]
s30、在第一沟槽、第三沟槽和外延层表面进行栅氧化层的生长；在所述第三沟槽内沉积多晶硅，并利用栅极光刻蚀刻形成栅极；
[0038]
s40、全面注入第一离子形成pw沟道区；在所述pw沟道区内光刻注入第二离子形成n+源极区；然后再在表面生长层间介质，进行光蚀刻、第三离子注入和退火形成接触区域，再依次沉淀金属、钝化材料光蚀刻后形成金属源极和钝化层，完成衬底层正面制作；
[0039]
s50、完成衬底层正面制作后，将所述衬底层另一侧依次进行研磨、抛光、清洗、蒸发、合金形成漏极层，完成具有分裂栅结构的超级结 mos的制备。
[0040]
优选地，所述第一离子为b11/60kev/6e13 cm-3
；所述第二离子为as/60kev/e15 cm-3
；所述第三离子为b11/bf2。
[0041]
具体实施时，以600v耐压器件为例。首先通过光掩膜在50um厚的n+硅外延层120上蚀刻形成第一沟槽11（如图2所示）和第二沟槽12（如图3所示），用于形成超级节结构和栅极；再全面淀积p+型杂质形成离子杂质层20，然后通过cmp研磨至硅表面；之后进行表面场氧化，所述表面场氧化的厚度为7500a。然后光刻蚀刻后，利用栅极光掩膜蚀刻形成第三沟槽13（如图4所示）；
[0042]
在所述第三沟槽13内进行栅氧化层的生长并淀积多晶硅，利用栅极光刻蚀刻形成
栅极。此后全面注入b11/60kev/6e13 cm-3
形成p+沟道区；在所述p+沟道区内光刻注入as/60kev/e15 cm-3
形成n+源极区70；之后在表面生长1.5um厚的层间介质（ild），再进行光刻蚀刻、b11/bf2离子注入和退火形成接触区（contact）；
[0043]
形成接触区后再进行淀积金属光刻蚀刻形成金属源极90和淀积钝化层光刻蚀刻形成钝化层100，完成正面工艺；
[0044]
完成正面工艺后，将衬底层10的背面研磨至所需厚度,在对其进行抛光、清洗、蒸发、合金形成背面金属，形成漏极层110，完成具有分裂栅结构的超级结 mos（如图1所示）的制备。
[0045]
本实用新型实施例提供的具有分裂栅结构的超级结 mos的制备方法，制备出的具有分裂栅结构的超级结 mos开关速度快，开关损耗低。
[0046]
尽管本文中较多的使用了诸如衬底层、沟槽、离子杂质层、场氧化层、栅氧化层、多晶硅层、pw沟槽区、n+源极层、层间介质、金属源极、钝化层、漏极层、外延层等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
[0047]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。