具沟槽型终端结构的超级结MOSFET结构及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103050535A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103050535A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210301039.8(22)申请日2012.08.22(71)申请人上海华虹NEC电子有限公司地址201206上海市浦东新区川桥路1188号(72)发明人刘继全(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人刘昌荣(51)Int.Cl.H01L29/78(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图77页(54)发明名称具沟槽型终端结构的超级结MOSFET结构及制备方法(57)摘要本发明公开了具有沟槽型终端结构的超级结MOSFET器件的两种结构，其终端区呈环形，环形的拐角处为弧形，其他地方为直边；在第一种结构中，终端区沟槽内填充半导体材料和介质层；在第二种结构中，终端区沟槽进一步区分为直边处的沟槽和拐角处的沟槽，并仅对拐角处的沟槽填充半导体材料和介质层。本发明还公开了上述两种结构的超级结器件的制备方法。本发明通过将超级结终端结构设计为环形沟槽，并使终端环形沟槽内部部分填充半导体材料，部分填充介质层，如此即使终端环形沟槽内部有空洞残留，也不会造成击穿电压的下降或漏电流的增加，从而提高了超级结器件的性能。CN1035ACN103050535A权利要求书1/2页1.具有沟槽型终端结构的超级结MOSFET器件，其特征在于，结构包括：半导体基底，在该半导体基底的背面具有第一电极；第一半导体层，包括有源区和终端区；其中：有源区包括多个第一沟槽、源极区、基极区、钝化绝缘层、绝缘控制电极以及第二电极；所述第一沟槽内填充第二半导体层，该第二半导体层的导电类型与第一半导体层相反；所述源极区位于基极区内，导电类型与第一半导体层相同；所述基极区位于相邻的两个第一沟槽之间，导电类型与第二半导体层相同；所述钝化绝缘层覆盖在所述绝缘控制电极的顶部及周围；所述绝缘控制电极临近源极区和基极区，用于控制源极区和第一电极之间的电流流动；所述第二电极连续覆盖在所述钝化绝缘层之上；终端区包括多个第二沟槽、钝化绝缘层和第二电极；所述第二沟槽的宽度大于第一沟槽，且内部填充第二半导体层和介质层；所述钝化绝缘层连续覆盖在第二沟槽之上；所述第二电极连续覆盖在绝缘钝化层之上。2.根据权利要求1所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述第二沟槽表面呈环形，包围有源区第一沟槽，所述环形的拐角处为圆弧，其他地方为直线。3.根据权利要求1或2所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽各自呈等间距排列，第一沟槽和第二沟槽直边处的侧壁晶向为{100}或{111}。4.根据权利要求1所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述介质层的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。5.具有沟槽型终端结构的超级结MOSFET器件，其特征在于，结构包括：半导体基底，在该半导体基底的背面具有第一电极；第一半导体层，包括有源区和终端区；所述终端区呈环形，包围有源区；其中：有源区包括多个第一沟槽、源极区、具有第二传导类型的基极区、钝化绝缘层、绝缘控制电极和第二电极；所述第一沟槽内填充第二半导体层，该第二半导体层的导电类型与第一半导体层相反；所述源极区位于基极区内，导电类型与第一半导体层相同；所述基极区位于相邻的两个第一沟槽之间，导电类型与第二半导体层相同；所述钝化绝缘层覆盖在所述绝缘控制电极的顶部及周围；所述绝缘控制电极临近源极区和基极区，用于控制源极区和第一电极之间的电流流动；所述第二电极连续覆盖在所述钝化绝缘层之上；终端区包括多个第二沟槽、多个第三沟槽、钝化绝缘层和第二电极；所述第二沟槽位于终端区的直边处，内部填充第二半导体层；所述第三沟槽位于终端区的拐角处，内部填充第二半导体层和介质层，且第三沟槽的宽度大于第一沟槽、第二沟槽的宽度；所述钝化绝缘层连续覆盖在第二沟槽和第三沟槽之上；所述第二电极连续覆盖在绝缘钝化层之上。6.根据权利要求5所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽各自呈等间距排列，第一沟槽和第二沟槽直边处的侧壁晶向为{100}或{111}。7.根据权利要求5或6所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述第一沟槽和第二沟槽宽度相同。8.根据权利要求5所述的超级结MOSFET器件，其特征在于，所述介质层的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。9.权利要求1所述超级结MOSFET器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在半导体基底上形成第一半导体层，并在该第一半导体层的上表面形成介质层；2CN103050535A权利要求书2/2页2）在第一半