本發明主要涉及到一種溝槽超級結MOS半導體裝置,并將超結結構引入到半導體裝置中,本發明的一種溝槽超級結MOS半導體裝置是超級勢壘整流器和功率MOSFET基礎結構,本發明還涉及一種溝槽超級結MOS半導體裝置的制造工藝。
背景技術:
具有溝槽結構和超結結構的半導體器件,已成為器件發展的重要趨勢。對于功率半導體器件,不斷降低導通電阻和不斷提高電流密度的要求成為器件發展的重要趨勢。傳統溝槽MOS器件在溝槽內壁生長有柵氧,溝槽內填充有多晶硅,溝槽邊側半導體材料依次設置有源區、體區和漏區。器件開通狀態下的導通電阻主要受到漏區漂移層電阻影響。
技術實現要素:
本發明提供一種溝槽超級結MOS半導體裝置,將超結結構通過柵極引入到器件中。一種溝槽超級結MOS半導體裝置,其特征在于:包括:襯底層,為半導體材料;漂移層,為第一傳導類型的半導體材料,位于襯底層之上;體區,為第二傳導類型的半導體材料,位于漂移層之上;多個溝槽,位于漂移層和體區中,溝槽內壁表面有絕緣層,同時,溝槽內上部填充有第一傳導類型的半導體材料,溝槽內下部填充有第二傳導類型的半導體材料;多個源區,為第一傳導類型的半導體材料,臨靠溝槽和體區。其中所述的溝槽內填充的第一傳導類型的半導體材料可以為多晶半導體材料,并且為高濃度雜質摻雜,作為器件的柵電極。一種溝槽超級結MOS半導體裝置的制造方法,其特征在于:包括如下步驟:在襯底層上通過外延生產形成第一傳導類型的半導體材料漂移層;在表面形成鈍化層,在待形成溝槽區域表面去除鈍化層;進行第二傳導類型雜質擴散,然后進行第一傳導類型雜質擴散;進行刻蝕半導體材料,形成溝槽;在溝槽內壁形成絕緣層,然后在溝槽內形成第二傳導類型的半導體材料,進行第二傳導類型的半導體材料反刻蝕;在溝槽內形成第一傳導類型的半導體材料,然后進行第一傳導類型的半導體材料反刻蝕;在器件表面形成鈍化層,然后去除器件表面部分鈍化層。本發明的溝槽超級結MOS半導體裝置,通過柵極和PN結將超結結構引入到溝槽MOS結構中,與傳統的溝槽MOS器件相比,降低了器件的導通電阻。附圖說明圖1為本發明一種溝槽超級結MOS半導體裝置剖面示意圖;其中,1、襯底層;2、漂移層;3、體區;4、源區;5、氧化層;6、P型單晶半導體材料;7、N型多晶半導體材料。具體實施方式實施例1圖1示出了本發明一種溝槽超級結MOS半導體裝置的示意性剖面圖,下面結合圖1詳細說明通過本發明的一種溝槽超級結MOS半導體裝置制造功率MOSFET器件。一種溝槽超級結MOS半導體裝置包括:襯底層1,為N導電類型半導體硅材料,磷原子摻雜濃度為1E19cm-3;漂移層2,位于襯底層1之上,為N傳導類型的半導體硅材料,磷原子摻雜濃度為1E16cm-3,厚度為38um;體區3,位于漂移層2之上,為P傳導類型的半導體材料,體區3的表面具有硼原子重摻雜接觸區,體區3厚度為4um;源區4,臨靠溝槽和體區3,為磷原子重摻雜N傳導類型的半導體材料,源區4厚度為1.5um;氧化層5,為硅材料的氧化物,位于溝槽內壁;P型單晶半導體材料6,為P型單晶半導體硅材料,位于溝槽內,硼原子摻雜濃度為2E16cm-3;溝槽的寬度為2um,溝槽之間的間距為4um,溝槽貫穿整個漂移層2;N型多晶半導體材料7,位于P型單晶半導體材料6之上,為高濃度雜質摻雜的多晶半導體材料。本實施例的工藝制造流程如下:第一步,在襯底層1上通過外延生產形成漂移層2;第二步,在表面熱氧化形成氧化層5,在待形成溝槽區域表面去除氧化層5;第三步,進行硼擴散,形成體區3,然后進行磷擴散,形成源區4;第四步,進行干法刻蝕,去除半導體材料,形成溝槽;第五步,在溝槽內壁通過熱氧化工藝形成氧化層5,然后在溝槽內淀積形成P型單晶半導體材料6,進行P型單晶半導體材料6反刻蝕;第六步,然后在溝槽內淀積形成N型多晶半導體材料7,進行N型多晶半導體材料7反刻蝕;第七步,在器件表面形成鈍化層,然后去除器件表面部分鈍化層,如圖1所示。然后在此基礎上,淀積金屬鋁,然后反刻鋁,為器件引出源極和柵極。通過背面金屬化工藝為器件引出漏極。如上所述,器件加反偏電壓時,柵極電勢與源極相當,所以漂移層2和P型單晶半導體材料6可以形成超結結構,產生電荷補償,電場相對均勻分布,即可以實現漂移層2雜質高濃度摻雜,從而極大的降低器件的導通電阻。通過上述兩個實例闡述了本發明,同時也可以采用其它實例實現本發明。本發明不局限于上述具體實例,例如本發明還可應用于超級勢壘整流器。因此本發明由所附權利要求范圍限定。