一種超級(jí)結(jié)mosfet、該超級(jí)結(jié)mosfet的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種具有均衡結(jié)構(gòu)的超級(jí)結(jié)MOSFET，其包括形成在襯底上的元胞區(qū)和包圍所述元胞區(qū)的終端區(qū)，所述元胞區(qū)內(nèi)和終端區(qū)內(nèi)分別形成有間距相等的直條型溝槽，所述溝槽內(nèi)形成有第一導(dǎo)電類型的第一外延層，所述溝槽之間為第二導(dǎo)電類型的第二外延層，所述終端區(qū)的溝槽沿從外向里的方向的排布方式一致。本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET沿從終端區(qū)向元胞區(qū)的方向上，終端區(qū)各邊的溝槽排布方式一致，即終端區(qū)各邊的溝槽都沿從外向里的方向垂直排布，或終端區(qū)各邊的溝槽都沿從外向里的方向平行排布。終端區(qū)各邊的溝槽排布方式一致，使該超級(jí)結(jié)MOSFET的高壓大電流的泄放在各邊是平均的，泄流通道更大，泄流能力就更強(qiáng)。
【專利說明】—種超級(jí)結(jié)MOSFET、該超級(jí)結(jié)MOSFET的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于基本電氣元件領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件的制備，特別涉及一種超級(jí)結(jié)M0SFET、該超級(jí)結(jié)MOSFET的結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓功率 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)被廣泛應(yīng)用于大功率電路中。在開態(tài)情況下，它應(yīng)具有較低的導(dǎo)通電阻；在關(guān)態(tài)情況下，它應(yīng)具有較高的擊穿電壓。對(duì)于傳統(tǒng)的功率VDM0SFET，一般通過增加外延厚度和降低外延摻雜濃度的方式來提高擊穿電壓。但是隨著擊穿電壓的提高，外延層電阻迅速增大。研究表明，對(duì)于理想N溝功率M0SFET，導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間存在Ron ?C VB2.5的關(guān)系。導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間的矛盾，即既要有高的擊穿電壓又要有低的導(dǎo)通電阻，成為制造高性能功率器件的障礙。
[0003]為了克服傳統(tǒng)功率MOSFET導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間的矛盾，出現(xiàn)了一種新的理想器件結(jié)構(gòu)，稱為超級(jí)結(jié)MOSFET器件，在這種超級(jí)結(jié)的結(jié)構(gòu)中，由于包含η型摻雜的η型柱和包含P型摻雜的P型柱中的電荷相互平衡，使電場分布與傳統(tǒng)功率MOSFET不同，漂移區(qū)的臨界場強(qiáng)幾乎為恒定值，因此，擊穿電壓僅僅取決于外延層的厚度，而與摻雜濃度無關(guān)，外延層厚度越大，器件的擊穿電壓越大。另外，超級(jí)結(jié)MOSFET器件中漂移區(qū)的濃度也可以做得較高，這保證了較低的導(dǎo)通電阻。
[0004]超級(jí)結(jié)基于電荷補(bǔ)償原理，是多子導(dǎo)電的器件，消除了 IGBT關(guān)斷時(shí)的拖尾延遲，把功率MOSFET的低開關(guān)損耗和IGBT的低導(dǎo)通損耗結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了器件導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間的最佳化設(shè)計(jì)，利用超級(jí)結(jié)的MOSFET能提供高電壓及大電流。有研究表明，超級(jí)結(jié)MOSFET的導(dǎo)通電阻與擊穿電壓的關(guān)系為Ron ?C Vb1_32，這是對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間關(guān)系的一個(gè)突破。
[0005]超級(jí)結(jié)MOSFET要求P型柱與N型柱比例均衡，使P型柱與N型柱在承受反壓時(shí)彼此相互耗盡。由于挖深槽工藝條件的制約，深槽的版圖圖形的長寬比要求大于10，使得繪制條形版圖存在一定的限制。在圖1中，拐角處深槽圓弧與深槽直條相匯附近的P型柱與N型柱難以平衡，會(huì)成為耐壓的薄弱點(diǎn)。在圖2中，P型柱與N型柱是處處平衡的，但其上邊與左邊的終端區(qū)域由外向元胞區(qū)里是不一樣的，這兩邊的電場分布也是不一樣的，由此也會(huì)產(chǎn)生耐壓的一點(diǎn)差別。在器件應(yīng)用于感性負(fù)載情況下，其關(guān)斷時(shí)的高壓大電流可能大部分只從左右兩邊(或上下兩邊)流走，這種能量泄放對(duì)芯片是不利的，容易造成局部過熱而損壞芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種超級(jí)結(jié)M0SFET、該超級(jí)結(jié)MOSFET的結(jié)構(gòu)及其形成方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其包括元胞區(qū)和終端區(qū)，所述終端區(qū)包圍所述元胞區(qū)，所述元胞區(qū)內(nèi)和終端區(qū)內(nèi)分別形成有間距相等的直條型溝槽，所述溝槽內(nèi)形成有第一導(dǎo)電類型的第一外延層，所述溝槽之間為第二導(dǎo)電類型的第二外延層，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向的排布方式一致。
[0008]本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)沿從終端區(qū)向元胞區(qū)的方向上，終端區(qū)各邊的溝槽的排布方式一致，即終端區(qū)各邊的溝槽都沿從外向里的方向排布，且排布方向與從外向里的方向垂直，或排布方向與從外向里的方向平行。終端區(qū)各邊的溝槽排布方式一致，使該超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)在高壓大電流下泄放在各邊的電流是均勻的，泄流通道大，泄流能力強(qiáng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，包括如下步驟:
[0010]S1:提供襯底,所述襯底為第一導(dǎo)電類型；
[0011]S2:在所述襯底上形成第二導(dǎo)電類型的第二外延層，在所述第二外延層內(nèi)形成元胞區(qū)和終端區(qū)，所述終端區(qū)包圍所述元胞區(qū)；
[0012]S3:在所述元胞區(qū)內(nèi)和終端區(qū)內(nèi)分別形成間距相等的直條型溝槽，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向的排布方式一致，在所述溝槽內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層。
[0013]利用本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)形成方法形成的結(jié)構(gòu)上所有區(qū)域的第一外延層與第二外延層的面積之比均相同，沒有耐壓薄弱點(diǎn)，器件的耐壓能力高，在高壓大電流下泄放在各邊的電流是平均的，泄流通道大，泄流能力強(qiáng)，并且制造過程與現(xiàn)有的功率器件工藝
完全兼容。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種超級(jí)結(jié)M0SFET，包括襯底、第一外延層和根據(jù)如上所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)得到的第二外延層，所述第一外延層將所述第二外延層分隔為兩部分，第一外延層和第二外延層形成在所述襯底上，所述襯底為第一導(dǎo)電類型，所述第一外延層為第一導(dǎo)電類型，所述第二外延層為第二導(dǎo)電類型；第一擴(kuò)散區(qū)，所述第一擴(kuò)散區(qū)形成在所述第一外延層內(nèi)及與所述第一外延層相鄰的一部分第二外延層內(nèi)，所述第一擴(kuò)散區(qū)為第一導(dǎo)電類型；第二擴(kuò)散區(qū)，所述第二擴(kuò)散區(qū)形成在所述第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，所述第二擴(kuò)散區(qū)為第二導(dǎo)電類型，所述第二擴(kuò)散區(qū)與第二外延層之間的第一擴(kuò)散區(qū)為導(dǎo)電溝道；柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層形成在所述第二外延層、導(dǎo)電溝道及一部分第二擴(kuò)散區(qū)之上；柵極，所述柵極形成在所述柵介質(zhì)層之上；介質(zhì)層，所述介質(zhì)層形成在所述柵極之上，所述介質(zhì)層上具有貫通至所述第一擴(kuò)散區(qū)的接觸孔；源極金屬層，所述源極金屬層形成在所述介質(zhì)層及第一擴(kuò)散區(qū)之上，所述源極金屬層通過接觸孔與第一擴(kuò)散區(qū)相連；漏極金屬層，所述漏極金屬層形成在襯底之下。
[0015]利用本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)形成的超級(jí)結(jié)M0SFET，多個(gè)超級(jí)結(jié)MOSFET之間耐壓能力均衡，器件的耐壓能力高。
[0016]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述橫向溝槽與縱向溝槽交匯處，橫向溝槽與縱向溝槽的間距是兩個(gè)同方向溝槽間距的一半。
[0017]本發(fā)明在橫向溝槽與縱向溝槽交匯處，橫向溝槽與縱向溝槽的間距是兩個(gè)同方向溝槽間距的一半，這樣能夠保證溝槽在MOSFET結(jié)構(gòu)上所有區(qū)域都是均勻分布，各個(gè)區(qū)域的泄流能力相同，沒有耐壓薄弱點(diǎn)。[0018]在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述元胞區(qū)和終端區(qū)的單位面積內(nèi)，所述溝槽占據(jù)的面積比例相同。
[0019]本發(fā)明元胞區(qū)和終端區(qū)的溝槽所占面積比例相同，在不同區(qū)域內(nèi)，第一外延層與第二外延層的面積之比相同，沒有耐壓薄弱點(diǎn)，器件的耐壓能力高。
[0020]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種超級(jí)結(jié)元胞區(qū)和終端區(qū)的版圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種超級(jí)結(jié)兀胞區(qū)和終端區(qū)的版圖；
[0024]圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式中元胞區(qū)和終端區(qū)的版圖；
[0025]圖4是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式中元胞區(qū)和終端區(qū)的版圖；
[0026]圖5是圖3所示版圖橫向溝槽與縱向溝槽交匯處示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明超級(jí)結(jié)MOSFET剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記:
[0029]I襯底；2第一外延層；3第二外延層；4第一擴(kuò)散區(qū)；5第二擴(kuò)散區(qū)；
[0030]6柵介質(zhì)層；7柵極；8介質(zhì)層；9源極金屬層；10漏極金屬層；
[0031]11元胞區(qū)；12終端區(qū)；13溝槽；14元胞區(qū)與終端區(qū)的分界線。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0034]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0035]本發(fā)明提供了一種超級(jí)結(jié)MOSFET的結(jié)構(gòu)，包括元胞區(qū)11和終端區(qū)12，所述終端區(qū)12包圍所述元胞區(qū)11，在該元胞區(qū)11內(nèi)和終端區(qū)12內(nèi)分別形成有間距相等的直條型溝槽13，溝槽13的深度可根據(jù)對(duì)MOSFET擊穿電壓的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)需要高擊穿電壓大的MOSFET時(shí)，應(yīng)相應(yīng)增加溝槽13的深度。在溝槽13內(nèi)形成有第一導(dǎo)電類型的第一外延層2，溝槽13之間為第二導(dǎo)電類型的第二外延層3。終端區(qū)12的溝槽13沿從外向里的方向的排布方式一致。
[0036]圖3是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式中元胞區(qū)11和終端區(qū)12的版圖，圖中僅僅是示意的給出了各區(qū)域的尺寸，具體的尺寸可以根據(jù)器件參數(shù)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。從圖中可見，在本實(shí)施方式中，元胞區(qū)與終端區(qū)的分界線14將元胞區(qū)11和終端區(qū)12分割，元胞區(qū)11的溝槽13縱向排布，元胞區(qū)11左右兩邊終端區(qū)12的溝槽13縱向排布，元胞區(qū)11上下兩邊終端區(qū)12的溝槽13橫向排布。由此可見，終端區(qū)12四邊的溝槽13沿從外向里的方向排布，并且排布方向與從外向里的方向垂直。
[0037]圖4是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式中元胞區(qū)11和終端區(qū)12的版圖，從圖中可見，在本實(shí)施方式中，元胞區(qū)11的溝槽13縱向排布，元胞區(qū)11左右兩邊終端區(qū)12的溝槽13橫向排布，元胞區(qū)11上下兩邊終端區(qū)12的溝槽13縱向排布，并且元胞區(qū)11上下兩邊終端區(qū)12的溝槽13與元胞區(qū)11的溝槽13相連。由此可見，終端區(qū)12四邊的溝槽13的方向沿從外向里的方向排布，并且排布方向與從外向里的方向平行。
[0038]本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)沿從終端區(qū)12向元胞區(qū)11的方向上，終端區(qū)12各邊的溝槽13的排布方式一致，即終端區(qū)12各邊的溝槽13都沿從外向里的方向排布，且排布方向與從外向里的方向垂直，或排布方向與從外向里的方向平行。終端區(qū)12各邊的溝槽13排布方式一致，使該超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)在高壓大電流下在各邊的泄放電流是均勻的，泄流通道大，泄流能力強(qiáng)。
[0039]本發(fā)明在橫向溝槽與縱向溝槽交匯處，橫向溝槽與縱向溝槽的間距是兩個(gè)同方向溝槽間距的一半。如圖5所示，在橫向深槽直條與縱向深槽直條交匯處，橫向深槽直條與縱向深槽直條的間距為A，此間距是同方向深槽間距2A的一半，這樣在元胞區(qū)11和終端區(qū)12的單位面積內(nèi)，溝槽13占據(jù)的面積比例相同，即在元胞區(qū)11和終端區(qū)12內(nèi)，溝槽13所占面積比例相同，在圖5中，黑色線條所劃分的單元格面積相同，為一個(gè)單位面積，在每一個(gè)單元格內(nèi)溝槽13所占的面積比例相同。元胞區(qū)11和終端區(qū)12的溝槽13所占面積比例相同，在不同區(qū)域內(nèi)，各個(gè)區(qū)域的泄流能力相同，沒有耐壓薄弱點(diǎn)，器件的耐壓能力高。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在元胞區(qū)11和終端區(qū)12的單位面積內(nèi)，溝槽13占據(jù)的面積比例相同為1:4-1: 2。
[0040]本發(fā)明還提供了一種超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，包括如下步驟:
[0041]S1:提供襯底I,該襯底I為第一導(dǎo)電類型；
[0042]S2:在襯底I上形成第二導(dǎo)電類型的第二外延層3，在該第二外延層3內(nèi)形成元胞區(qū)11和終端區(qū)12，并且終端區(qū)12包圍元胞區(qū)11 ；
[0043]S3:在元胞區(qū)11內(nèi)和終端區(qū)12內(nèi)分別形成間距相等的直條型溝槽13，終端區(qū)13各邊的溝槽13沿從外向里的方向的排布方式一致，在溝槽13內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層2。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法具體包括如下步驟:
[0045]第一步:提供襯底1，該襯底I為第一導(dǎo)電類型，該襯底I是制備MOSFET的任何襯底材料，具體可以是但不限于SO1、硅、鍺、砷化鎵，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用硅。
[0046]第二步:在襯底I上外延生長形成第二導(dǎo)電類型的第二外延層3，將該第二外延層3劃分為元胞區(qū)11和終端區(qū)12，并且使終端區(qū)12包圍元胞區(qū)11。[0047]第三步:在元胞區(qū)11內(nèi)和終端區(qū)12內(nèi)分別形成間距相等的直條型溝槽13，終端區(qū)12各邊的溝槽13沿從外向里的方向的排布方式一致，在溝槽13內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層2。具體在溝槽13內(nèi)形成第一外延層2的方法可以為但不限于光刻,在掩膜掩蔽的情況下進(jìn)行離子注入，并擴(kuò)散，退火的方法。
[0048]本發(fā)明溝槽13內(nèi)的第一外延層2和溝槽13之間的第二外延層3可以采用一次外延和離子注入形成，也可以采用多次外延和離子注入形成。當(dāng)采用多次外延和離子注入形成時(shí)，具體每一次外延和離子注入步驟為:在襯底I上通過外延生長法形成第一外延層2，然后在第一外延層2上通過離子注入的方式形成第二外延層3。
[0049]在本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，也可以采用干法刻蝕或者濕法腐蝕的方法形成溝槽13，然后可以采用但不限于化學(xué)氣相淀積的方法形成第二外延層3。
[0050]利用本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)形成方法形成的結(jié)構(gòu)在各個(gè)區(qū)域的第一外延層2與第二外延層3的面積之比均相同，沒有耐壓薄弱點(diǎn)，器件的耐壓能力高，在高壓大電流下泄放在各邊的電流是平均的，泄流通道大，泄流能力強(qiáng)，并且制造過程與現(xiàn)有的功率器件工藝完全兼容。
[0051]利用發(fā)明形成的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還制備了超級(jí)結(jié)M0SFET，包括襯底1、第一外延層2和根據(jù)本發(fā)明超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)得到的第二外延層3，該第一外延層2和第二外延層3均形成在襯底I上，并且第一外延層2將第二外延層3分隔為兩部分，該襯底I為第一導(dǎo)電類型，第一外延層2為第一導(dǎo)電類型，第二外延層3為第二導(dǎo)電類型。
[0052]在本實(shí)施方式中，具體可以采用外延生長的方法形成第二外延層3，然后光刻，在掩膜掩蔽的情況下進(jìn)行離子注入，并擴(kuò)散，退火的方法形成第一外延層2。在第一外延層2內(nèi)及與第一外延層2相鄰的一部分第二外延層3內(nèi)形成有第一擴(kuò)散區(qū)4，該第一擴(kuò)散區(qū)4為第一導(dǎo)電類型，形成第一擴(kuò)散區(qū)4的方法可以為但不限于光刻，在掩膜掩蔽的情況下進(jìn)行離子注入，并擴(kuò)散，退火的方法。在第一擴(kuò)散區(qū)4內(nèi)形成有第二擴(kuò)散區(qū)5，該第二擴(kuò)散區(qū)5為第二導(dǎo)電類型，第二擴(kuò)散區(qū)5與第二外延層3之間的第一擴(kuò)散區(qū)4為導(dǎo)電溝道，形成第二擴(kuò)散區(qū)5的方法可以為但不限于光刻，在掩膜掩蔽的情況下進(jìn)行離子注入，并擴(kuò)散，退火的方法。在第二外延層3、導(dǎo)電溝道及一部分第二擴(kuò)散區(qū)5之上形成有柵介質(zhì)層6，在柵介質(zhì)層6之上形成有柵極7，在柵極7之上形成有介質(zhì)層8，該介質(zhì)層8可以只覆蓋在柵極7之上，也可以如圖6所示覆蓋在柵極7和一部分第二擴(kuò)散區(qū)5之上，還可以將柵極7和第二擴(kuò)散區(qū)5全部覆蓋。在介質(zhì)層上具有貫通至第一擴(kuò)散區(qū)5的接觸孔，在介質(zhì)層8及第一擴(kuò)散區(qū)5之上形成有源極金屬層9，該源極金屬層9通過接觸孔與第一擴(kuò)散區(qū)4相連。在襯底I之下形成有漏極金屬層10。
[0053]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，以在η型襯底I上制作超級(jí)結(jié)MOSFET為例，對(duì)于P型襯底上制備的器件，按照相反的摻雜類型摻雜即可。如圖6所示，當(dāng)在襯底I上形成本發(fā)明的元胞區(qū)11和終端區(qū)12后(圖中沒有示出)，在元胞區(qū)11的第一外延層2及其相鄰的η型第二外延層3內(nèi)形成P型第一擴(kuò)散區(qū)4，在該第一擴(kuò)散區(qū)4內(nèi)形成η型重?fù)诫s的第二擴(kuò)散區(qū)5，第二擴(kuò)散區(qū)5與η型第一外延層2之間的第一擴(kuò)散區(qū)4為導(dǎo)電溝道，形成擴(kuò)散區(qū)的具體方法為光刻，在掩膜掩蔽的情況下進(jìn)行離子注入，并擴(kuò)散，退火的方法。在η型第二外延層3、導(dǎo)電溝道及一部分第二擴(kuò)散區(qū)5之上形成有柵介質(zhì)層6，該柵介質(zhì)層6可以是制備晶體管中使用的任何柵介質(zhì)材料，可以為但不限于二氧化硅，形成柵介質(zhì)層的具體方法可以為但不限于化學(xué)氣相淀積。柵介質(zhì)層6之上形成有柵極7，該柵極7可以為但不限于多晶硅柵極或金屬柵極，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用多晶硅柵極，形成柵極7的具體方法可以為但不限于化學(xué)氣相淀積。在柵極7之上形成有絕緣的介質(zhì)層8，該介質(zhì)層8可以為但不限于硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物、硼磷硅玻璃，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用硼磷硅玻璃層，該介質(zhì)層具有貫通至第一擴(kuò)散區(qū)的接觸孔，在介質(zhì)層8及第一擴(kuò)散區(qū)4之上形成有源極金屬層9，該源極金屬層9通過接觸孔與第一擴(kuò)散區(qū)4相連，在襯底I之下形成有漏極金屬層10。
[0054]本發(fā)明多個(gè)超級(jí)結(jié)MOSFET之間耐壓能力均衡，器件的耐壓能力高。并且本發(fā)明的超級(jí)結(jié)MOSFET在沿從外向里的方向上，終端區(qū)12各邊的溝槽13排布方式一致，即終端區(qū)12的溝槽13排布方向都與從外向里的方向分布，，并且排布方向與從外向里的方向垂直；或終端區(qū)12的溝槽13排布方向都與從外向里的方向分布，并且排布方向與從外向里的方向平行。終端區(qū)12各邊的溝槽13排布方式一致，超級(jí)結(jié)MOSFET的高壓大電流的泄放在各邊是平均的，泄流通道更大，泄流能力就更強(qiáng)。
[0055]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0056]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括元胞區(qū)和終端區(qū)，所述終端區(qū)包圍所述元胞區(qū)，所述元胞區(qū)內(nèi)和終端區(qū)內(nèi)分別形成有間距相等的直條型溝槽，所述溝槽內(nèi)形成有第一導(dǎo)電類型的第一外延層，所述溝槽之間為第二導(dǎo)電類型的第二外延層，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向的排布方式一致。
2.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向排布，且所述排布方向與從外向里的方向垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向排布，且所述排布方向與從外向里的方向平行。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述橫向溝槽與縱向溝槽交匯處，橫向溝槽與縱向溝槽的間距是兩個(gè)同方向溝槽間距的一半。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述元胞區(qū)和終端區(qū)的單位面積內(nèi)，所述溝槽占據(jù)的面積比例相同。
6.如權(quán)利要求5所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述元胞區(qū)和終端區(qū)的單位面積內(nèi)，所述溝槽占據(jù)的面積比例相同為1: 4-1: 2。
7.一種超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:提供襯底，所述襯底為第一導(dǎo)電類型； 52:在所述襯底上形成第二導(dǎo)電類型的第二外延層，在所述第二外延層內(nèi)形成元胞區(qū)和終端區(qū)，所述終端區(qū)包圍所述元胞區(qū)； 53:在所述元胞區(qū)內(nèi)和終端區(qū)內(nèi)分別形成間距相等的直條型溝槽，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向的排布方式一致，在所述溝槽內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的第一外延層。`
8.如權(quán)利要求7所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向排布，且所述排布方向與從外向里的方向垂直。
9.如權(quán)利要求7所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述終端區(qū)各邊的溝槽沿從外向里的方向排布，且所述排布方向與從外向里的方向平行。
10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在所述橫向溝槽與縱向溝槽交匯處，橫向溝槽與縱向溝槽的間距是兩個(gè)同方向溝槽間距的一半。
11.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在所述元胞區(qū)和終端區(qū)的單位面積內(nèi)，所述溝槽占據(jù)的面積比例相同。
12.一種超級(jí)結(jié)M0SFET，其特征在于，MOSFET結(jié)構(gòu)包括: 襯底、第一外延層和根據(jù)如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的超級(jí)結(jié)MOSFET結(jié)構(gòu)得到的第二外延層，所述第一外延層將所述第二外延層分隔為兩部分，第一外延層和第二外延層形成在所述襯底上，所述襯底為第一導(dǎo)電類型，所述第一外延層為第一導(dǎo)電類型，所述第二外延層為第二導(dǎo)電類型； 第一擴(kuò)散區(qū)，所述第一擴(kuò)散區(qū)形成在所述第一外延層內(nèi)及與所述第一外延層相鄰的一部分第二外延層內(nèi)，所述第一擴(kuò)散區(qū)為第一導(dǎo)電類型； 第二擴(kuò)散區(qū)，所述第二擴(kuò)散區(qū)形成在所述第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，所述第二擴(kuò)散區(qū)為第二導(dǎo)電類型，所述第二擴(kuò)散區(qū)與第二外延層之間的第一擴(kuò)散區(qū)為導(dǎo)電溝道； 柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層形成在所述第二外延層、導(dǎo)電溝道及一部分第二擴(kuò)散區(qū)之上；柵極，所述柵極形成在所述柵介質(zhì)層之上； 介質(zhì)層，所述介質(zhì)層形成在所述柵極之上，所述介質(zhì)層上具有貫通至所述第一擴(kuò)散區(qū)的接觸孔； 源極金屬層，所述源極金屬層形成在所述介質(zhì)層及第一擴(kuò)散區(qū)之上，所述源極金屬層通過接觸孔與第一擴(kuò)散區(qū)相連； 漏極金屬層，所述漏極 金屬層形成在襯底之下。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK103824884SQ201210468002
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】鐘樹理, 朱超群, 萬祎, 曾愛平, 陳宇 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司