SGT耐压提升器件及其制造方法与流程

专利检索2025-07-24  6


本申请涉及半导体集成电路制造,具体涉及一种sgt耐压提升器件及其制造方法。


背景技术:

1、由于屏蔽栅沟槽(shielded gate trench,sgt)mosfet器件沟槽底部的电场集中效应,从而其沟槽底部会出现更高的电场峰值,这容易导致器件在沟槽底部发生提前击穿。另外当p体区和n-漂移区之间的pn结电场强度更大时,功率sgt器件也会在该pn结处发生提前击穿。

2、sgt器件表层的不均匀电场分布也会导致器件提前击穿,这严重限制了器件的耐压性能提成。


技术实现思路

1、本申请提供了一种sgt耐压提升器件及其制造方法,可以改善相关技术中sgt器件表层电场分布不均匀的问题。

2、为了解决背景技术中的技术问题,本申请的第一方面提供一种sgt耐压提升器件的制造方法,所述sgt耐压提升器件的制造方法包括:

3、提供衬底层,所述衬底层表面形成半导体外延层,所述半导体外延层中形成沟槽栅,所述沟槽栅包括位于下部的屏蔽栅结构和位于上部的栅极结构,所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层表层形成第一导电类型体区;

4、向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的掺杂浓度,所述载流子扩展层的注入能量高于所述第一导电类型体区的注入能量;

5、通过快速热退火工艺防止所述载流子扩展层扩散;

6、制作位于所述半导体外延层上表面的源极和衬底层下表面中的漏极。

7、可选地,所述向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度,所述载流子扩展层的注入能量高于所述半导体外延层的注入能量的步骤包括:

8、以6mev至7mev范围的能量向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度,所述载流子扩展层的注入能量高于所述半导体外延层的注入能量。

9、可选地,所述向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度,所述载流子扩展层的注入能量高于所述半导体外延层的注入能量的步骤中,所述载流子扩展层的注入剂量为2x1012 cm-2/atoms至4x1012cm-2/atoms。

10、可选地,所述通过快速热退火工艺防止所述载流子扩展层扩散的步骤,包括:

11、在950℃温度环境中,快速热退火30s,防止所述载流子扩展层扩散。

12、为了解决背景技术中的技术问题,本申请的第二方面提供一种sgt耐压提升器件,所述sgt耐压提升器件是由本申请第一方面所述的sgt耐压提升器件的制造方法;所述sgt耐压提升器件包括:

13、半导体外延层,所述半导体外延层中形成沟槽栅,所述沟槽栅包括位于下部的屏蔽栅结构和位于上部的栅极结构,所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层表层形成第一导电类型体区;

14、第二导电类型的载流子扩展层,所述载流子扩展层形成于所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔,所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度,所述载流子扩展层的注入能量高于所述半导体外延层的注入能量;

15、位于所述半导体外延层上表面的源极和衬底层下表面的漏极。

16、可选地,所述载流子扩展层的注入能量为6mev至7mev。

17、可选地,所述载流子扩展层的注入剂量为2x1012cm-2/atoms至4x1012cm-2/atoms。

18、可选地,所述载流子扩展层的厚度为1um。

19、本申请技术方案,至少包括如下优点:本申请利用高能注入在器件的第一导电类型体区和沟槽栅底端之间形成第二导电类型载流子扩展层,该载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度,从而可以优化器件表层的电场分布不均,提升器件耐压。



技术特征:

1.一种sgt耐压提升器件的制造方法,其特征在于,所述sgt耐压提升器件的制造方法包括:

2.如权利要求1所述的sgt耐压提升器件的制造方法,其特征在于,所述向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的浓度的步骤包括:

3.如权利要求1所述的sgt耐压提升器件的制造方法,其特征在于,所述向所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中注入第二导电类型杂质,在所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中形成载流子扩展层,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔;所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的掺杂浓度的步骤中,所述载流子扩展层的注入剂量为2x1012 cm-2/atoms至4x1012cm-2/atoms。

4.如权利要求1所述的sgt耐压提升器件的制造方法,其特征在于,所述通过快速热退火工艺防止所述载流子扩展层扩散的步骤,包括:

5.一种sgt耐压提升器件,其特征在于,所述sgt耐压提升器件是由权利要求1至权利要求4中任意一项权利要求所述的sgt耐压提升器件的制造方法;所述sgt耐压提升器件包括:

6.如权利要求5所述的sgt耐压提升器件,其特征在于,所述载流子扩展层的注入能量为6mev至7mev。

7.如权利要求5所述的sgt耐压提升器件,其特征在于,所述载流子扩展层的注入剂量为2x1012cm-2/atoms至4x1012cm-2/atoms。

8.如权利要求5所述的sgt耐压提升器件,其特征在于,所述载流子扩展层的厚度为1um。


技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种SGT耐压提升器件及其制造方法。其中器件包括:半导体外延层,所述半导体外延层中形成沟槽栅,所述沟槽栅包括位于下部的屏蔽栅结构和位于上部的栅极结构,所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层表层形成第一导电类型体区;第二导电类型的载流子扩展层,所述载流子扩展层形成于所述沟槽栅两侧的所述半导体外延层中,所述载流子扩展层与所述第一导电类型体区相间隔,所述载流子扩展层的掺杂浓度高于所述半导体外延层的掺杂浓度,载流子扩展层的注入能量高于第一导电类型体区的注入能量。

技术研发人员:许洁,陈思彤,卢烁今,潘嘉,杨继业
受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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