一种抗冲击超级结器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗冲击超级结器件及其制备方法，涉及提高超级结器件抗冲击能力布局技术领域，超级结器件包括衬底、第一外延层、第二外延层、耐压层、栅极氧化层、栅极、层间介质、金属通孔、电路链接层、钝化层，其中至少一层耐压层包括第二极性柱状区域、第一极性柱状区域；第二极性柱状区域包括若干第二极性柱，第一极性柱状区域包括若干第一极性柱，相互垂直的第二极性柱交替排列；其制备方法包括如下步骤：A、外延层的制备；B、耐压层的制备；C、正面VDMOS结构的制备；D、电路链接层和钝化层的制备；其中耐压层可以重复多次按照掩膜版上图形进行制作，最终得到有非常好抗冲击能力的超级结器件。结器件。结器件。

【技术实现步骤摘要】
一种抗冲击超级结器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及提高超级结器件抗冲击能力布局
，尤其涉及一种抗冲击超级结器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]超级结器件是一种利用垂直的P型柱与N型柱重复结构实现横向电场分量从而提高纵向耐压的一种半导体元器件，相比于传统的VDMOS器件可以采用较高浓度的N型掺杂以及P型掺杂，可以极大的降低导电通道上的电压，因此具有过流能力强，功率密度高，开关速度快，输出损耗低等优点。
[0003]但是目前市场上超级结器件需要较高深度的P型以及N型柱来实现耐压，在实际生产工艺中，通常需要一定的工艺容忍度，因此需要通过一些设计方式，实现在超级结器件的参数标定范围内，超级结器件均有较好的抗冲击能力。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的缺陷，本专利技术的目的一在于提供一种抗冲击超级结器件。本专利技术的目的一是通过以下技术方案实现的：一种抗冲击超级结器件，包括从下至上依次设置的衬底、第一外延层、第二外延层、至少一层耐压层、栅极氧化层、栅极、层间介质、金属通孔、电路链接层、钝化层；
[0005]所述耐压层包括第二极性柱状区域、第一极性柱状区域；所述耐压层与栅极氧化层之间设置有若干体区、源极；所述金属通孔在层间介质中均匀分布，所述金属通孔下端与体区、源极相连通，其上端与电路链接层相连通。
[0006]进一步地，所述耐压层的层数大于一层。所述第二外延层的电阻率小于第二极性的所述第一外延层的电阻率。
[0007]进一步地，所述第二极性柱状区域包括若干第二极性柱，所述第一极性柱状区域包括若干第一极性柱；相互垂直的第二极性柱交替排列；
[0008]当右上角为原点，纵向为x方向，横向为y方向；在y方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列，在x方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列；
[0009]若干沿y方向延伸沿x方向排列的第二极性柱之间的间隔为第二极性第一类间隔；若干沿x方向延伸沿y方向排列的第二极性柱之间的间隔为第二极性第二类间隔；所述第二极性第一类间隔包括dx(n+i)；所述第二极性第二类间隔包括dy(n+i)；
[0010]在x方向上沿x方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿y方向延伸的第二极性柱的间隔、在x方向上沿y方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿x方向延伸的第二极性柱的间隔为第二极性第三类间隔；所述第二极性第三类间隔包括x(n+i)a、x(n+i)b；
[0011]在y方向上沿y方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿x方向延伸的第二极性柱的间隔、在y方向上沿x方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿y方向延伸的第二极性柱的间隔为
第二极性第四类间隔；所述第二极性第四类间隔包括y(n+i)a、y(n+i)b；
[0012]当第二极性第一类间隔与第二极性第二类间隔相等、第二极性第三类间隔与第二极性第四类间隔相等时，超级结器件处于二维层面的电荷平衡状态，当第二极性第一类间隔与第二极性第二类间隔不相等、第二极性第三类间隔与第二极性第四类间隔不相等时，超级结器件可能处于第一极性电荷富余或第二极性电荷富余的工作状态。n与i为非负整数。
[0013]本专利技术的目的二在于提供一种抗冲击超级结器件的制备方法。本专利技术的目的二是通过以下技术方案实现的：一种抗冲击超级结器件的制备方法，包括如下步骤：
[0014]A、外延层的制备；
[0015]B、耐压层的制备；
[0016]C、正面VDMOS结构的制备；
[0017]D、电路链接层和钝化层的制备。
[0018]进一步地，所述耐压层包括第二极性柱状区域、第一极性柱状区域；所述第二极性柱状区域包括若干第二极性柱，所述第一极性柱状区域包括若干第一极性柱；
[0019]当右上角为原点，纵向为x方向，横向为y方向；在y方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列，在x方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列。
[0020]进一步地，所述步骤A具体包括如下步骤：
[0021]S1、在硅衬底上采用化学气相沉积的方式生长第一外延层，作为所述抗冲击超级结器件的缓冲层；
[0022]S2、在第一外延层上进行高浓度的第二次外延生长或采用离子注入的方式，制作得到高浓度的第二外延层。
[0023]进一步地，当所述耐压层为一层时，所述步骤B具体包括如下步骤：
[0024]S3、采用化学气相沉积的方式继续生长外延层；
[0025]S4、生长硬膜后，进行光刻胶旋涂，通过光刻机曝光，将掩膜版上图形定义在光刻胶上，进行刻蚀后，将光刻胶上图形定义在硬膜上；
[0026]S5、进行深沟槽刻蚀，然后去除硬膜；
[0027]S6、采用化学气相沉积的方式，生长反向导电层，将深沟槽填充，制作得到本专利技术所述器件的耐压层，进行高温热退火、修复晶格损伤、对注入杂质进行激活。
[0028]进一步地，当所述耐压层大于一层时，所述步骤B具体包括如下步骤：
[0029]S7、采用化学气相沉积的方式继续生长外延层，进行离子注入后，并进行光刻胶旋涂，通过光刻机曝光，将掩膜版上图形定义在光刻胶上，进行离子注入后制作得到反向掺杂区域；
[0030]S8、重复步骤S7，得到抗冲击超级结器件的耐压层；
[0031]S9、进行高温热退火，修复晶格损伤以及对注入杂质进行激活。
[0032]进一步地，所述步骤C具体包括如下步骤：
[0033]S10、栅氧化层生长，多晶硅生长以及刻蚀；
[0034]S11、体区注入以及源极注入；
[0035]S12、欧姆接触区注入。
[0036]进一步地，所述步骤D具体包括如下步骤：
[0037]S13、层间介质层沉积；
[0038]S14、通过曝光后刻蚀的方式，定义出金属通孔的区域，利用溅射的方式沉积金属通孔；
[0039]通过沉积方法得到金属层，随后旋凃光刻胶、曝光后用干法或干湿混合的刻蚀方法得到电路链接层；
[0040]S15、沉积钝化层，并用光刻工艺和刻蚀工艺将焊盘区域打开。
[0041]综上所述，与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0042](1)本专利技术在P型柱与N型外延层之间存在局部的电场极值，降低了在器件在发生局部雪崩后，外延层参与分压的电流值，从而可以改变器件的雪崩点，提高了器件的雪崩电流耐受能力；
[0043](2)本专利技术在P型柱的下方存在高浓度的N型载流子，降低了P型载流子的注入效率，从而降低了超级结器件工作在反向恢复模式下的反向过冲电流，以及反向恢复时间；
[0044](3)超级结器件通过元胞内重复周期单元以及外侧一圈的终端结构实现芯片的整体耐压。超级结器件重复的元胞周期单元由于在硅体内，其电势差以及此电势差所产生的电场极值均在硅体内，因此元胞结构的抗冲击能力仅受到P型柱、N型柱的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冲击超级结器件，其特征在于，包括从下至上依次设置的衬底、第一外延层、第二外延层、至少一层耐压层、栅极氧化层、栅极、层间介质、金属通孔、电路链接层、钝化层；所述耐压层包括第二极性柱状区域、第一极性柱状区域；所述耐压层与栅极氧化层之间设置有若干体区、源极；所述金属通孔在层间介质中均匀分布，所述金属通孔下端与体区、源极相连通，其上端与电路链接层相连通。2.根据权利要求1所述的抗冲击超级结器件，其特征在于，所述耐压层的层数大于一层。3.根据权利要求1所述的抗冲击超级结器件，其特征在于，所述第二极性柱状区域包括若干第二极性柱，所述第一极性柱状区域包括若干第一极性柱；当右上角为原点，纵向为x方向，横向为y方向；在y方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列，在x方向上若干沿y方向延伸的第二极性柱与沿x方向延伸的第二极性柱交替排列；若干沿y方向延伸沿x方向排列的第二极性柱之间的间隔为第二极性第一类间隔；若干沿x方向延伸沿y方向排列的第二极性柱之间的间隔为第二极性第二类间隔；在x方向上沿x方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿y方向延伸的第二极性柱的间隔、在x方向上沿y方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿x方向延伸的第二极性柱的间隔为第二极性第三类间隔；在y方向上沿y方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿x方向延伸的第二极性柱的间隔、在y方向上沿x方向延伸的第二极性柱与其相邻的沿y方向延伸的第二极性柱的间隔为第二极性第四类间隔；当第二极性第一类间隔与第二极性第二类间隔相等、第二极性第三类间隔与第二极性第四类间隔相等时，超级结器件处于二维层面的电荷平衡状态，当第二极性第一类间隔与第二极性第二类间隔不相等、第二极性第三类间隔与第二极性第四类间隔不相等时，超级结器件可能处于第一极性电荷富余或第二极性电荷富余的工作状态。4.一种抗冲击超级结器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、外延层的制备；B、耐压层的制备；C、正面VDMOS结构的制备；D、电路链接层和钝化层的制备。5.根据权利要求4所述的抗冲击超级结器件的制备方法，其特征在于，所述耐压层包括第二极性柱状区域、第一极性柱状区域；所述第二极性柱状区域包括若干第二极性柱，所述第一极性柱状区域包括若...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦潇峰，石亮，胡玮，
申请(专利权)人：重庆万国半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：