【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件制備，特別是涉及一種溝槽型超結場效應晶體管及其制備方法。
技術介紹
1、溝槽型超結場效應晶體管(super?junction?trench?mosfet)作為一種先進的功率mosfet器件技術，通過引入垂直p柱(p?pillar)與n型外延耗盡形成空間電荷區，在受到反向電壓時n型外延和p柱電荷平衡使耗盡區展開，達到提高擊穿電壓的作用。
2、現有的溝槽型超結場效應晶體管的p柱由深溝槽刻蝕n型外延后，再填充p型外延而來。超級結的p阱p柱和n外延形成的體二極管在開關中起到續流二極管的作用。為了增強超級結的體二極管性能，通常用電子輻照和擴鉑工藝來改善器件的少子壽命，降低器件反向恢復時的反向恢復電流和開關損耗，但存在器件關斷時的反向恢復電流尖峰大，且反向恢復電流震蕩的問題。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種溝槽型超結場效應晶體管及其制備方法，用于解決現有技術中溝槽型超結場效應晶體管在關斷時反向恢復電流尖峰大以及電流震蕩的問題。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種溝槽型超結場效應晶體管，所述溝槽型超結場效應晶體管由下向上依次包括：第一導電類型漏極、第一導電類型下層外延層、第一導電類型上層外延層、第二導電類型阱區及第一導電類型源極；其中，所述下層外延層的摻雜濃度小于所述上層外延層的摻雜濃度，所述下層外延層的厚度小于所述上層外延層的厚度；
3、還包括：第二導電類型的導電柱及溝槽柵
4、可選地，所述下層外延層的厚度為15μm～20μm，所述下部導電柱的高度為5μm～10μm；所述上層外延層的摻雜濃度為0.99e15?na/cm3～1.21e15?na/cm3，所述下層外延層的摻雜濃度比所述上層外延層的摻雜濃度小所述上層外延層摻雜濃度的15％。
5、可選地，所述第一導電類型為n型且所述第二導電類型為p型，或所述第一導電類型為p型且所述第二導電類型為n型。
6、可選地，所述下部導電柱的頂部與所述下層外延層的頂部平齊。
7、可選地，所述溝槽型超結場效應晶體管還包括：
8、覆蓋所述導電柱、所述溝槽柵及所述源極的層間介質層；
9、貫穿所述層間介質層的電性引出結構，所述電性引出結構將所述導電柱、所述溝槽柵及所述源極電性引出；
10、位于所述漏極下表面的背金屬層。
11、進一步地，所述電性引出結構包括：
12、于所述層間介質層中形成的多個導電接觸孔，所述導電接觸孔與所述溝槽柵及所述導電柱連通；
13、設置于所述層間介質層與所述導電接觸孔上方的正面金屬層；
14、設置于所述正面金屬層上的鈍化層，以及設置于所述鈍化層中的多個焊盤窗口。
15、可選地，所述溝槽柵的深度為3μm～5μm。
16、本專利技術還提供一種溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，所述制備方法包括：
17、提供第一導電類型基底，所述基底由下向上依次包括襯底層、下層外延層及上層外延層；其中，所述下層外延層的摻雜濃度小于所述上層外延層的摻雜濃度，所述下層外延層的厚度小于所述上層外延層的厚度；
18、自所述基底的所述上層外延層上表面向下延伸至所述下層外延層中預設深度形成若干深溝槽；
19、于所述深溝槽中形成第二導電類型的導電柱；其中，所述導電柱由下向上分為下部導電柱及上部導電柱，所述下部導電柱的頂部不高于所述下層外延層的頂部，所述下部導電柱的摻雜濃度與所述下層外延層的摻雜濃度相同，所述下部導電柱中形成有氣隙，所述上部導電柱自下向上延伸至與所述上層外延層頂部齊平的部分的摻雜濃度與所述上層外延層的摻雜濃度相同；
20、對所述上層外延層上表面預設深度進行離子注入形成第二導電類型阱區；
21、自所述阱區上表面向下延伸至所述上層外延層中預設深度形成溝槽柵；
22、對所述阱區上表面預設深度進行離子注入形成第一導電類型源極。
23、可選地，形成所述下部導電柱的方法包括：
24、基于cvd工藝，通入外延氣體、摻雜氣體和刻蝕氣體于所述深溝槽中沉積所述下部導電柱，沉積預設時間后停止供應所述刻蝕氣體并繼續進行cvd工藝，使所述下部導電柱在不高于所述下層外延層的頂部處封口，以使所述下部導電柱的頂部不高于所述下層外延層的頂部，并使所述深溝槽中的所述下部導電柱內部形成所述氣隙。
25、可選地，于所述基底中形成所述深溝槽的步驟包括：
26、于所述基底上表面形成ono結構的第一硬掩膜層；
27、基于所述第一硬掩膜層定義出所述深溝槽區域，并對所述基底進行刻蝕形成所述深溝槽；
28、去除殘余的所述第一硬掩膜層。
29、可選地，形成所述源極以后還包括以下步驟：
30、于所得結構的上表面形成層間介質層；
31、形成貫穿所述層間介質層的電性引出結構，所述電性引出結構將所述導電柱、所述溝槽柵及所述源極電性引出；
32、對所述襯底層進行背面減薄形成漏極；
33、于所述漏極的下表面進行背金工藝，形成背金屬層。
34、進一步地，形成所述電性引出結構的方法包括：
35、于所述層間介質層中形成多個導電接觸孔，所述導電接觸孔與所述溝槽柵和所述導電柱連通；
36、形成覆蓋所述層間介質層和所述導電接觸孔的正面金屬層；
37、于所述正面金屬層上形成鈍化層，且形成貫穿所述鈍化層的多個焊盤窗口。
38、可選地，形成所述溝槽柵的步驟包括：
39、于所得結構的上表面形成ono結構的第二硬掩膜層；
40、基于所述第二硬掩膜層定義出淺溝槽區域，并對所述阱區及所述上層外延層進行刻蝕形成所述淺溝槽；
41、去除殘余的所述第二硬掩膜層；
42、于所述淺溝槽的底壁及側壁形成柵氧化層；
43、于所述柵氧化層上形成填充滿所述淺溝槽的柵導電層。
44、可選地，形成所述源極的步驟包括：
45、于所得結構的表面形成光刻膠層，并對所述光刻膠進行圖形化，圖形化的所述光刻膠層覆蓋所述溝槽柵、所述阱區及所述導電柱并裸露出源極區域；
46、基于圖形化的所述光刻膠層對所述阱區上表面進行離子注入，以在所述源極區域形成所述源極；
47、去除殘余的所述光刻膠層。
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【技術保護點】
1.一種溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于，所述溝槽型超結場效應晶體管由下向上依次包括：第一導電類型漏極、第一導電類型下層外延層、第一導電類型上層外延層、第二導電類型阱區及第一導電類型源極；其中，所述下層外延層的摻雜濃度小于所述上層外延層的摻雜濃度，所述下層外延層的厚度小于所述上層外延層的厚度；
2.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述第一導電類型為N型且所述第二導電類型為P型，或所述第一導電類型為P型且所述第二導電類型為N型。
4.根據權利要求1述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述下部導電柱的頂部與所述下層外延層的頂部平齊。
5.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述溝槽型超結場效應晶體管還包括：
6.根據權利要求5所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于，所述電性引出結構包括：
7.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述溝槽柵的深度為3μm～5μm。
8.一
9.根據權利要求8所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述下部導電柱的方法包括：
10.根據權利要求8所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，于所述基底中形成所述深溝槽的步驟包括：
11.根據權利要求8所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述源極以后還包括以下步驟：
12.根據權利要求11所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述電性引出結構的方法包括：
13.根據權利要求8所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述溝槽柵的步驟包括：
14.根據權利要求8所述的溝槽型超結場效應晶體管的制備方法，其特征在于，形成所述源極的步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于，所述溝槽型超結場效應晶體管由下向上依次包括：第一導電類型漏極、第一導電類型下層外延層、第一導電類型上層外延層、第二導電類型阱區及第一導電類型源極；其中，所述下層外延層的摻雜濃度小于所述上層外延層的摻雜濃度，所述下層外延層的厚度小于所述上層外延層的厚度；
2.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述第一導電類型為n型且所述第二導電類型為p型，或所述第一導電類型為p型且所述第二導電類型為n型。
4.根據權利要求1述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述下部導電柱的頂部與所述下層外延層的頂部平齊。
5.根據權利要求1所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于：所述溝槽型超結場效應晶體管還包括：
6.根據權利要求5所述的溝槽型超結場效應晶體管，其特征在于，所述電性引出結構包括：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：尹小寶，
申請(專利權)人：瑤芯微電子科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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