一種超結VDMOS器件的製作方法

2023-06-27 15:19:11

本實用新型屬於超結VDMOS的製備技術領域，具體涉及一種超結VDMOS器件。

背景技術：

目前比較主流的高壓超結製備工藝有兩種，一種是以Infineon和ST位代表的多次注入和外延技術。另一種是以Toshiba和華宏為代表的溝槽刻蝕和回填技術。兩種技術相比來說，多次注入和外延技術比較成熟但價格昂貴，溝槽刻蝕和回填技術工藝比較簡單，成本相對也比較便宜，對溝槽刻蝕和回填形成超結的技術路徑來說，擊穿電壓在很大程度上取決於溝槽的深度，深度越大，擊穿電壓越高，然而，如果溝槽的深寬比太大的話，回填P型的單晶矽工藝會是一個挑戰，那就是容易形成空洞而影響器件的可靠性。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種超結VDMOS器件。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

本實用新型實施例提供一種超結VDMOS器件，該器件包括疊加設置的N+襯底、第一N-外延層、第二N-外延層，所述第一N-外延層內設置有P型區，所述第二N-外延層內設置有P-pillar區，所述P-pillar區與P型區對齊。

上述方案中，所述P-pillar區與P型區之間的距離為3um到20um。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果：

本實用新型通過注入一個嵌入的p型區和深溝槽p-pillar區對準、並p型區和p-pillar區有一定距離，在保持溝槽的深寬和深寬比的情況下，能有效地提高擊穿電壓，避免因為溝槽太深，p型Si回填引起可能的空洞，從而提高器件的可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供一種超結VDMOS器件的結構示意圖；

圖2為傳統溝槽超結合本實用新型超結結構模擬的擊穿電壓對比圖；

圖3為傳統溝槽超結合本實用新型超結結構模擬的電場延x=0的電場分布圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

本實用新型實施例提供一種超結VDMOS器件，如圖1所示，該器件包括疊加設置的N+襯底1、第一N-外延層2、第二N-外延層10，所述第一N-外延層2內設置有P型區3，所述第二N-外延層10內設置有P-pillar區4，所述P-pillar區4與P型區3對齊。

所述P-pillar區4與P型區3之間的距離為3um到20um。

所述超結VDMOS的製備方法，該方法為：在N+襯底1上生長第一N-外延層2，通過光刻版先進行p型雜質的硼注入形成P型區3，繼續外延生長第二N-外延層10，在第二N-外延上通過光刻版注入硼，形成body9並推阱；接著在所述第二N-外延層10上通過光刻界定出溝槽區域並進行深溝槽刻蝕和回填P-型單晶矽，形成超結VDMOS器件的P-pillar區4；然後進行柵氧的熱生長和N+型多晶矽的澱積；多晶矽光刻後，用光刻工藝界定出N+注入區域並注入N+外延層雜質，並退火形成N+源區5；接著進行層間介質的澱積，並刻蝕出電極總線接口6；濺射金屬Al11，光刻後形成最後的器件結構。

所述進進行深溝槽刻蝕和回填P-型單晶矽，形成超結VDMOS器件的P-pillar區4和位於所述第一N-外延層2的P型區3對準。

所述在N+襯底1上生長厚度為10-20um的第一N-外延層2。

具體通過以下步驟實現：

步驟一：在N+襯底1外延生長厚度10-20um的第一N-外延層2，通過光刻版注入boron形成P型區3。

步驟二：在第一外延層上繼續生長第二N-外延層10。

步驟三：第二N-外延層10上熱生長400A氧化層，通過光刻版注入p型雜質並推阱形成body9。

步驟四：接下來用光刻版進行深溝槽刻蝕和p型單晶矽的回填，利用CMP技術把溝槽外部的p型Si去除，形成p-pillar區4。

步驟五：接下來進行一定厚度的柵氧熱生長並進行N型摻雜的poly澱積，通過光刻版poly幹法刻蝕，形成柵極8。

步驟六：然後通過光刻版注入N型雜質As或P並推阱，形成N+源區5。

步驟七：接著一定厚度的SiO2層的澱積生長（即ILD層間介質7）並進行孔的光刻形成電極總線接口6。

步驟八：最後金屬Al11的濺射和光刻，形成器件的最終結構，如圖1所示。

本實用新型超結結構（圖1）與為傳統溝槽超結結構對比，其中溝槽深度和整個外延層厚度相同。

圖2為傳統溝槽超結合本實用新型超結結構模擬的擊穿電壓對比圖，其中溝槽深度和整個外延層厚度相同，從模擬的擊穿電壓結果來看，本實用新型引入嵌入的P型區3，能有效提高器件的擊穿電壓。

圖3為傳統溝槽超結合本實用新型超結結構模擬的電場延x=0的電場分布，其中溝槽深度和整個外延層厚度相同，擊穿電壓就是電場沿y方向的積分，由於本實用新型嵌入p 型區的引入，使得電場在尾端下降更為平緩，從而使電場的積分面積更大，從而擊穿電壓增加。

在超結的p-pillar底部注入一個嵌入式的P型區3，這個P型區3和超結p-pillar是對準的。

所述P型區3與超結的p-pillar是不相連的，距離從3um到20um之內。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。