横向超级结MOSFET器件及端接结构制造技术

本发明专利技术涉及一种MOSFET器件及端接结构，尤其涉及一种横向超级结MOSFET器件及端接结构，一种横向超级结MOSFET器件包括一个栅极结构、一个连接到横向超级结结构的第一立柱以及一个紧靠第一立柱的第二立柱。该横向超级结MOSFET器件包括第一立柱，当MOSFET接通时接收来自通道的电流，并将电流分配至横向超级结结构，用作漏极漂流区。位于第一立柱附近的第二立柱用于当MOSFET器件断开时，夹断第一立柱，防止MOSFET器件在漏极端承受的高电压接触栅极结构。在一些实施例中，横向超级结MOSFET器件还包括用于漏极、源极以及本体接触掺杂区梳的端接结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种MOSFET器件及端接结构，尤其涉及一种横向超级结MOSFET器件及端接结构。
技术介绍
众所周知，引入超级结结构可以改善半导体器件的电学性能。例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件可以引入垂直或水平的超级结结构，以优化晶体管的导通电阻和击穿电压性能。作为示例，Fujihira在《半导体超级结器件理论》(日本应用物理杂志1997年10月36卷6254-6262页)文章中提出了垂直超级结器件的结构。美国专利号6,097,063也提出了一种具有漂流区的垂直半导体器件，其中如果器件处于接通模式，则漂移电流流动，如果器件处于断开模式，则漂移电流耗尽。漂流区结构具有多个第一导电类型的分立漂流区结构，以及多个第二导电类型的间隔区，每个间隔区都分别位于邻近的漂流区之间，平行构成p-n结。在制备超级结半导体器件的过程中仍然有许多挑战。这些挑战包括难以制备超级结结构，难以提高可制造性，以及使用外延工艺时的高制造成本等等。另外，超级结结构的端接对于确保鲁棒的器件运行来说十分重要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种横向超级结MOSFET器件，包括：一个半导体基极层，含有一个第一导电类型的重掺杂半导体衬底，以及一个第一导电类型的轻掺杂半导体层形成在衬底上，衬底构成MOSFET器件的底部源极电极；一个半导体本体，形成在半导体基极层上，且包含一个横向超级结结构，横向超级结结构含有多个交替的N-型和P-型薄半导体区，与半导体本体的主表面基本平行，交替的N-型和P-型薄半导体区构成MOSFET器件的漏极漂流区；一个第一导电类型的本体区，形成在半导体本体的第一表面上，第一表面与半导体基极层相反；一个导电栅极，形成在横向超级结结构近端处的半导体本体上，并且通过一栅极电介质层与半导体本体绝缘；一个与第一导电类型相反的第二导电类型的源极区，形成在本体区中，与导电栅极的第一端自对准，源极区在导电栅极第一端的下方延伸，形成很小的重叠；一个第一导电类型的本体接触区，形成在本体区中，并邻近源极区；一个第二导电类型的漏极区，形成在横向超级结结构的远端，漏极区贯穿横向超级结结构；一个第二导电类型的第一立柱，形成在导电栅极下方，且与源极区有一定距离，在源极区和第一立柱之间的导电栅极下方的半导体本体区域，构成MOSFET器件的一个通道，第一立柱贯穿横向超级结结构，并且电无偏；以及一个形成在本体接触区下方并与本体接触区电接触的第一导电类型的第二立柱，第二立柱贯穿横向超级结结构；其中第一立柱将电流从导通状态下的MOSFET器件的通道，分发至横向超级结结构形成的漏极漂流区，并被漏极区收集起来，在MOSFET器件的断开状态下，第二立柱夹断第一立柱，使导电栅极与漏极区的漏极电压隔离。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，还包括：一个第二导电类型的掩埋区，形成在半导体基极层上且位于漏极区下方。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，导电栅极包括一个低压栅极，低压栅极承受的电压远小于漏极区承受的漏极电压。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，横向超级结结构中第二导电类型的薄半导体区构成漏极电流通路，将MOSFET器件导通状态下的漏极漂流电流从通道传输至漏极区；在MOSFET器件断开状态下，第二导电类型的薄半导体区构成电荷平衡区，以闭锁漏极电流通路。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，第二导电类型的薄半导体区形成在第二立柱周围。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，布置导电栅极、源极区和第一立柱，使MOSFET器件通道中栅极下方的电流平行于漏极漂流区流动。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，第二立柱由多个第一导电类型的闭锁立柱构成，这些闭锁立柱沿本体接触区分开形成，在垂直于漏极漂流区的方向上延伸，每个闭锁立柱都贯穿横向超级结结构。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，布置导电栅极、源极区和第一立柱，使MOSFET器件通道中栅极下方的电流平行于漏极漂流区流动。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，第二立柱由多个第一导电类型的闭锁立柱构成，这些闭锁立柱在导电栅极的任意一侧分开形成，在垂直于漏极漂流区的方向上与导电栅极对准。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，每个漏极区、源极区和本体接触区都含有一个形成在半导体本体中的掺杂区梳，掺杂区梳在其一端具有一个端接区，横向超级结MOSFET器件还包括一个端接结构，形成在每个掺杂区梳的端接区中，端接结构含有一个或多个导电类型与掺杂区梳相同的端接立柱，位于掺杂区梳一端附近，一个或多个端接立柱贯穿横向超级结结构延伸，并且电无偏。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，一个或多个端接立柱构成端接立柱的一维阵列，在远离掺杂区梳末端的方向上延伸。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，一个或多个端接立柱构成一个端接立柱的二维阵列，位于掺杂区梳的末端，且具有一选定图案以优化MOSFET器件的击穿特性。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，端接结构还包括一个导电场板，形成在半导体本体上，且包围着端接立柱。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，导电场板由一个多阶场板构成，多阶场板含有一个导电场板作为第一阶和后续阶中的电介质场板。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，导电场板由一个多晶硅场板构成。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，端接结构还包括一个降低表面场浅注入区，其导电类型与掺杂区梳相同，且位于掺杂区梳的末端附近，降低表面场浅注入区具有一选定形状，以优化MOSFET器件的场整型效应。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，降低表面场浅注入区具有一三角形状或矩形状。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，第一导电类型包括P-型导电类型，第二导电类型包括N-型导电类型。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，源极区、漏极区以及本体接触区包括各自导电类型的重掺杂区。优选的，上述的横向超级结MOSFET器件，第一立柱和第二立柱由形成在半导体本体中的垂直掺杂区构成。附图说明以下的详细说明及附图提出了本专利技术的各个实施例。图1表示依据本专利技术的实施例，一种横向MOSFET器件的剖面图；图2表示依据本专利技术的实施例，图1所示的横向MOSFET器件沿线A-A’的剖面图；图3表示依据本专利技术的实施例，图1所示的横向MOSFET器件沿线B-B’的剖面图；图4表示在本专利技术的可选实施例中，横向超级结MOSFET器件的透视图；图5表示在本专利技术的实施例中，图4所示横向超级结MOSFET器件沿线C-C’的剖面图；图6表示在本专利技术的实施例中，图2所示横向MOSFET器件的制备工艺步骤的流程图；图7表示在本专利技术的实施例中，图6所示的横向超级结MOSFET引入端接立柱结构后的俯视图；图8和图9表示端接立柱结构的可选实施例，适用于N+掺杂区，例如高压MOSFET器件中的漏极梳或本体梳；图10表示在本专利技术的实施例中，图7所示的MOSFET器件80中的端接立柱结构沿线D-D’的剖面图；图11表示在本专利技术的实施例中，引入带有降低表面电场表面注入物的图7所示的横向超级结MOSFET器件的俯视图；图12A至12J表示在本专利技术的实施例中，利用离子注入制备方法制备横向超级结结构的制备工艺的剖面图；图13本文档来自技高网...

【技术保护点】
种横向超级结MOSFET器件，其特征在于，包括：一个半导体基极层，含有一个第一导电类型的重掺杂半导体衬底，以及一个第一导电类型的轻掺杂半导体层形成在衬底上，衬底构成MOSFET器件的底部源极电极；一个半导体本体，形成在半导体基极层上，且包含一个横向超级结结构，横向超级结结构含有多个交替的N‑型和P‑型薄半导体区，与半导体本体的主表面基本平行，交替的N‑型和P‑型薄半导体区构成MOSFET器件的漏极漂流区；一个第一导电类型的本体区，形成在半导体本体的第一表面上，第一表面与半导体基极层相反；一个导电栅极，形成在横向超级结结构近端处的半导体本体上，并且通过一栅极电介质层与半导体本体绝缘；一个与第一导电类型相反的第二导电类型的源极区，形成在本体区中，与导电栅极的第一端自对准，源极区在导电栅极第一端的下方延伸，形成很小的重叠；一个第一导电类型的本体接触区，形成在本体区中，并邻近源极区；一个第二导电类型的漏极区，形成在横向超级结结构的远端，漏极区贯穿横向超级结结构；一个第二导电类型的第一立柱，形成在导电栅极下方，且与源极区有一定距离，在源极区和第一立柱之间的导电栅极下方的半导体本体区域，构成MOSFET器件的一个通道，第一立柱贯穿横向超级结结构，并且电无偏；以及一个形成在本体接触区下方并与本体接触区电接触的第一导电类型的第二立柱，第二立柱贯穿横向超级结结构；其中第一立柱将电流从导通状态下的MOSFET器件的通道，分发至横向超级结结构形成的漏极漂流区，并被漏极区收集起来，在MOSFET器件的断开状态下，第二立柱夹断第一立柱，使导电栅极与漏极区的漏极电压隔离。...

【技术特征摘要】
2015.06.23 US 14/747,9251.一种横向超级结MOSFET器件，其特征在于，包括：一个半导体基极层，含有一个第一导电类型的重掺杂半导体衬底，以及一个第一导电类型的轻掺杂半导体层形成在衬底上，衬底构成MOSFET器件的底部源极电极；一个半导体本体，形成在半导体基极层上，且包含一个横向超级结结构，横向超级结结构含有多个交替的N-型和P-型薄半导体区，与半导体本体的主表面基本平行，交替的N-型和P-型薄半导体区构成MOSFET器件的漏极漂流区；一个第一导电类型的本体区，形成在半导体本体的第一表面上，第一表面与半导体基极层相反；一个导电栅极，形成在横向超级结结构近端处的半导体本体上，并且通过一栅极电介质层与半导体本体绝缘；一个与第一导电类型相反的第二导电类型的源极区，形成在本体区中，与导电栅极的第一端自对准，源极区在导电栅极第一端的下方延伸，形成很小的重叠；一个第一导电类型的本体接触区，形成在本体区中，并邻近源极区；一个第二导电类型的漏极区，形成在横向超级结结构的远端，漏极区贯穿横向超级结结构；一个第二导电类型的第一立柱，形成在导电栅极下方，且与源极区有一定距离，在源极区和第一立柱之间的导电栅极下方的半导体本体区域，构成MOSFET器件的一个通道，第一立柱贯穿横向超级结结构，并且电无偏；以及一个形成在本体接触区下方并与本体接触区电接触的第一导电类型的第二立柱，第二立柱贯穿横向超级结结构；其中第一立柱将电流从导通状态下的MOSFET器件的通道，分发至横向超级结结构形成的漏极漂流区，并被漏极区收集起来，在MOSFET器件的断开状态下，第二立柱夹断第一立柱，使导电栅极与漏极区的漏极电压隔离。2.如权利要求1所述的横向超级结MOSFET器件，其特征在于，还包括：一个第二导电类型的掩埋区，形成在半导体基极层上且位于漏极区下方。3.如权利要求1所述的横向超级结MOSFET器件，其特征在于，导电栅极包括一个低压栅极，低压栅极承受的电压远小于漏极区承受的漏极电压。4.如权利要求1所述的横向超级结MOSFET器件，其特征在于，横向超级结结构中第二导电类型的薄半导体区构成漏极电流通路，将MOSFET器件导通状态下的漏极漂流电流从通道传输至漏极区；在MOSFET器件断开状态下，第二导电类型的薄半导体区构成电荷平衡区，以闭锁漏极电流通路。5.如权利要求1所述的横向超级结MOSFET器件，其特征在于，第二导电类型的薄半导体区形成在第二立柱周围。6.如权利要求1所述的横向超级结MOSFET器件，其特征在于，布置导电栅极、源极区和第一立柱，使MOSFET器件通道中栅极下方的电流平行于漏极漂流区流动。7.如权利要求6所述的横向超...

【专利技术属性】
技术研发人员：马督儿·博德，管灵鹏，卡西克·帕德马纳班，哈姆扎·耶尔马兹，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US