[发明专利]电荷平衡沟槽超势垒整流器及其制造方法

说明书

本发明涉及电荷平衡沟槽超势垒整流器及其制造方法，所述整流器包括第一掺杂类型重参杂衬底和其上方的第一掺杂类型轻掺杂外延层；第一掺杂类型轻掺杂外延层内侧为第一沟槽填充物，第一沟槽填充物上方为第二掺杂类型阱区、第一掺杂类型离子注入重参杂区和第二掺杂类型注入区离子注入重参杂区；第一掺杂类型轻掺杂外延层中为第二沟槽侧壁的栅氧化物和第二沟槽的填充物。本发明的整流器通过沟槽结构，消除传统平面SBR器件的JFET区电阻；引入了电荷平衡结构漂移区，提高了SBR器件耐压漂移区的掺杂浓度，进一步降低了SBR的通态电阻。

技术领域

本发明功率半导体器件整流器技术领域，具体涉及一种电荷平衡沟槽超势垒整流器及其制造方法。

背景技术

功率半导体器件整流器的应用领域非常广泛，如各类功率转换器和开关电源等。传统PN结二极管具有热稳定性好，结构简单等优点，但正向导通压降大，反向恢复时间trr较长，频率特性差。肖特基二极管具有正向导通压降低，反向恢复时间短的特点，但反向工作漏电流大，反向击穿电压低，高温稳定性差。

传统的平面超级势垒整流器（Super Barrier Rectifier，SBR）将纵向双扩散功率MOSFET（VDMOS）的栅极和源极相接作为其阳极（Anode），将VDMOS管的背面漏极作为其阴极（Cathode），通过VDMOS的沟道实现了较低的正向开启电压，反向工作时通过MOS管的P阱区之间耗尽耐压，兼具PN结二极管和肖特基二极管的优点，实现了较低的导通压降和较高的稳定性，但传统的平面SBR器件存在JFET区电阻；传统的沟槽栅SBR器件其耐压漂移区电阻率较高导致其正向导通电阻偏大。

发明内容

本发明的目的是提供一种电荷平衡沟槽超势垒整流器及其制造方法，解决了现有技术中平面和沟槽SBR器件存在JFET区域电阻和耐压漂移区电阻偏大的问题。

本发明所采用的技术方案为：

电荷平衡沟槽超势垒整流器的制造方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1.制备第一掺杂类型重参杂衬底；

步骤2.在第一掺杂类型重参杂衬底上生长第一掺杂类型轻掺杂外延层；

步骤3.在第一掺杂类型轻掺杂外延层上沉积氧化层和氮化硅所构成的第一Hardmask，之后刻蚀第一Hard mask形成露出第一掺杂类型轻掺杂外延层的第一窗口；

步骤4.通过干法刻蚀第一掺杂类型轻掺杂外延层，形成第一沟槽；

步骤5.在第一沟槽中填充第一沟槽填充物；

步骤6.回刻第一沟槽填充物至第一掺杂类型轻掺杂外延层表面；

步骤7.剥离第一Hard mask,之后沉积第二Hard mask并刻蚀出第二窗口；

步骤8. 在第一掺杂类型轻掺杂外延层上干法刻蚀形成第二沟槽；

步骤9，移除第二Hard mask，在第一掺杂类型轻掺杂外延层和第一沟槽填充物表面及第二沟槽的侧壁和底部热生长牺牲氧化层并剥离；

步骤10.在第一掺杂类型轻掺杂外延层和第一沟槽填充物、第二沟槽表面热氧化生长第二沟槽侧壁的栅氧化物；

步骤11.在第二沟槽中填充第二沟槽的填充物；

步骤12. 对第二沟槽的填充物回刻至第二沟槽侧壁的栅氧化物；

步骤13.离子注入第二掺杂类型杂质并推进形成第二掺杂类型阱区；

步骤14.离子注入第一掺杂类型杂质并退火形成第一掺杂类型离子注入重参杂区；

步骤15. 在第一掺杂类型离子注入重参杂区表面刻蚀出第三沟槽；

步骤16.离子注入并退火形成第二掺杂类型注入区离子注入重参杂区；

步骤17.淀积Ti及TiN和AlSiCu形成正面第一金属电极，溅射Ti背面第二金属电极。