[发明专利]一种超低比导的超结MOSFET及其制备方法

权利要求书

1.一种超低比导的超结MOSFET，其特征是超结MOSFET包括由第一导电类型半导体掺杂柱区(3)和第二导电类型半导体柱区(5)构成的PN柱结构，第一导电类型半导体掺杂柱区(3)的顶部具有第二导电类型半导体基区（6），第二导电类型半导体柱区（5）的上方具有沟槽型多晶硅栅电极(9)，多晶硅栅电极(9)的下表面低于第二导电类型半导体基区(6)的下表面，所述多晶硅栅电极(9)的全部侧面和底面被栅介质层(10)所包围，顶面和金属化源电极(12)之间通过绝缘介质层（11）相隔离，在第一导电类型半导体掺杂柱区(3)和第二导电类型半导体柱区(5)之间具有一层低掺杂的半导体中间层(4)，低掺杂指掺杂浓度比PN柱的掺杂浓度低，半导体中间层（4）位于第二导电类型半导体基区(6)的下方，且半导体中间层（4）的顶部包裹栅介质层(10)底部拐角，半导体中间层（4）从顶部到底部，越靠近第二导电类型半导体柱区（5）的底部，横向尺寸越小。

2.根据权利要求1所述的一种超低比导的超结MOSFET，其特征是半导体中间层(4)为低掺杂第一导电类型半导体层或本征层。

3.根据权利要求2所述的一种超低比导的超结MOSFET，其特征是第一导电类型半导体掺杂柱区(3)和第一导电类型半导体的半导体中间层(4)的杂质总量等于第二导电类型半导体柱区(5)的杂质总量。

4.根据权利要求1所述的一种超低比导的超结MOSFET，其特征是超结MOSFET的元胞pitch在5μm以下，第一类导电类型半导体柱区(3)和第二导电类型半导体柱区(5)的掺杂浓度大于等于5e15cm^-3，横向尺寸小于等于2μm，半导体中间层(4)的掺杂浓度比所述第一类导电类型半导体柱区(3)和第二导电类型半导体柱区(5)的掺杂浓度低2个数量级以上，横向尺寸小于等于0.5μm。

5.根据权利要求1所述的一种超低比导的超结MOSFET，其特征是第一类导电类型半导体为P型半导体，第二类导电类型半导体为N型半导体；或所述第一类导电类型半导体为N型半导体，第二类导电类型半导体为P型半导体。

6.一种超低比导的超结MOSFET的制造方法，其特征是采用挖槽填充工艺，制造得到权利要求1-5任一项所述的PN柱之间具有低掺杂中间层的超结MOSFET。

7.根据权利要求6所述的一种超低比导的超结MOSFET的制造方法，其特征是挖槽填充工艺制备具有半导体中间层（4）的超结MOSFET，包括以下步骤：

1）超结MOSFET具有重掺杂的第一导电类型半导体掺杂衬底（2），在第一导电类型半导体掺杂衬底（2）上生长第一导电类型外延层；

2)对第一导电类型外延层进行刻蚀，形成深槽，深槽宽度大于第二导电类型半导体柱区（5）宽度，通过调节刻蚀工艺参数，使沟槽底部呈圆弧形；

3）沿沟槽底部和侧壁外延形成低掺杂第一导电类型区，并0度向沟槽底部离子注入第二导电类型杂质，补偿沟槽底部的低掺杂第一导电类型区，得到低掺杂中间层（4）；

4）外延沉积形成第二导电类型半导体柱区（5），并通过CMP进行表面平坦化；

5）在第二导电类型半导体柱区（5）上方形成栅极沟槽；

6）在栅极沟槽内生长预氧层，刻蚀后热生长栅介质层(10)；

7)在栅极沟槽内淀积多晶硅栅，去除硅片表面的多余的多晶硅和氧化层，形成多晶硅栅电极(9)；

8)采用自对准注入在第一导电类型半导体掺杂柱区(3)的顶部形成第二导电类型半导体基区(6)；

9)通过光刻、离子注入在第二导电类型半导体基区(6)上形成重掺杂的第一导电类型半导体掺杂源区(7)；

10）在器件表面淀积绝缘介质层(11)，刻蚀形成接触孔并进行离子注入，相邻第一导电类型半导体掺杂源区（7）形成重掺杂的第二导电类型半导体掺杂接触区(8)；

11）在接触孔内以及器件的绝缘层表面溅射导电金属和正面金属层形成金属化源电极(12)；

12）衬底减薄，溅射或蒸发背面金属层，形成金属化漏电极(1)。

8.根据权利要求7所述的一种超低比导的超结MOSFET的制造方法，其特征是所述低掺杂为杂质浓度量级在5e13cm^-3及以下的掺杂，所述重掺杂为杂质浓度量级大于1e18cm^-3的掺杂。