[发明专利]旁路超结绝缘栅场效应管及其制造方法、电子元件

说明书

本公开涉及旁路超结绝缘栅场效应管及其制造方法、电子元件。该方法包括：在预制半导体结构形成沟槽并得到半导体结构，其中，沟槽自源极侧延伸入半导体结构；形成沿沟槽的内壁面延展的绝缘层；形成介电层，其中，绝缘层位于介电层与半导体结构之间；以及形成延伸电极，其中，介电层位于延伸电极与绝缘层之间。该方法可以形成具有较好阻断能力和长期可靠性的旁路超结绝缘栅场效应管。

技术领域

本公开涉及半导体器件领域，特别是涉及旁路超结绝缘栅场效应管及其制造方法、电子元件。

背景技术

功率半导体在诸如电动汽车车载充电机与电驱系统、充电桩、光伏微型逆变器、高铁、智能电网、工业级电源等领域得到了广泛地运用。

宽禁带半导体材料具有高的禁带宽度、高的饱和电子漂移速度、高的击穿强度、低的介电常数等特点。这些特点使得宽禁带半导体材料在半导体器件中的应用越来越广，以使半导体器件在高温、高频、高功率等场合得到应用。

一些半导体器件中结合了N柱和P柱交替的超级结结构，由于制造工艺的限制，实际制备过程中很难实现P柱和N柱之间的电荷平衡控制。半导体器件本身的可靠性受到了较大的考验，尤其是在面对高压场景时。

发明内容

基于此，有必要针对绝缘栅场效应管的可靠性问题，提供一种旁路超结绝缘栅场效应管。

本公开实施方式提供一种用于制造旁路超结绝缘栅场效应管的方法，该方法包括：在预制半导体结构形成沟槽并得到半导体结构，其中，沟槽自源极侧延伸入半导体结构；形成沿沟槽的内壁面延展的绝缘层；形成介电层，其中，绝缘层位于介电层与半导体结构之间；以及形成延伸电极，其中，介电层位于延伸电极与绝缘层之间。

通过形成沟槽然后在沟槽内形成由外向内依次设置的绝缘层、介电层和延伸电极，可以在用于构成绝缘栅场效应管的半导体结构的侧方形成沟槽结构。该方法的工艺易于实现，可以结合到现有制造流程中，继而获得性能优良的旁路超结绝缘栅场效应管。

在一些实施方式中，形成预制半导体结构的步骤包括：形成堆叠的衬底和预制外延层；形成自源极侧延伸入预制外延层的体区；及形成自源极侧延伸入体区的第一源接触区；其中，形成沟槽的步骤中，沟槽贯穿体区并延伸穿过预制外延层的至少一部分。

本公开实施方式提供的方法可用于制造侧沟槽式平面型绝缘栅场效应管，并可控制位于侧方的沟槽结构对位于中部的平面型绝缘栅场效应管的影响程度。

在一些实施方式中，形成介电层的步骤包括：形成位于绝缘层的内壁面的预制介电层；形成预制保护层，其中，预制保护层填充预制介电层所围绕形成的空间；通过自源极侧去除预制保护层的一部分得到保护层，并暴露出预制介电层的部分侧壁，其中，保护层遮挡预制介电层的第一介电部；刻蚀预制介电层得到介电层，其中，介电层包括第一介电部及刻蚀步骤形成的第二介电部，沿介电层与体区相对的方向，第一介电部的至少一处尺寸大于第二介电部的各处的尺寸。

通过回刻工艺，形成了结构更复杂的介电层。该方法能够制造结构更细腻、底部更安全、综合性能更好的旁路超结绝缘栅场效应管。

在一些实施方式中，刻蚀预制介电层得到介电层的步骤包括：通过电感耦合等离子体刻蚀工艺形成介电层，电感耦合等离子体刻蚀工艺的功率大于或等于700W，反应气体包括三氯化硼和氧气，反应气体的压强范围为0.5Pa至5Pa，衬底的偏置电压范围为-30V至0V。

该方法形成的介电层的不同部分可有厚度差，通过控制刻蚀工艺的参数，可以增强对预制介电层的横向刻蚀。

示例性地，形成绝缘层时同步形成顶部绝缘层，以保护半导体结构。顶部绝缘层的材料可包括二氧化硅。

前述刻蚀工艺有助于控制预制介电层的材料与顶部绝缘层的材料的刻蚀选择比大于10：1。