本發(fā)明屬于半導(dǎo)體，尤其涉及一種非對稱超級結(jié)mosfet結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、超級結(jié)mosfet（super?junction?mosfet）是一種先進(jìn)的功率半導(dǎo)體器件，基于電荷平衡技術(shù)，通過在n型和p型區(qū)域之間引入額外的電荷來優(yōu)化電場分布，從而降低導(dǎo)通電阻并減少寄生電容。

2、在工藝技術(shù)上，超級結(jié)可以通過溝槽或多次外延工藝形成。例如，公開號為cn113488388a的中國專利，公開了一種溝槽柵超結(jié)vdmosfet半導(dǎo)體器件及其制備方法，其包括如下步驟：在n+型襯底上生長n型外延層；在n型外延層上形成若干第一溝槽；在n型外延層表面與每個(gè)第一溝槽內(nèi)生長p型外延層；在p型外延層上形成若干第二溝槽；在每個(gè)第二溝槽內(nèi)生長n型外延層；在p型外延層、n型外延層上生長p-外延層；在p-外延層上形成若干第三溝槽；在每個(gè)第三溝槽的側(cè)壁和底部形成柵極氧化膜；在第三溝槽的開口處的p-外延層表面形成n+源區(qū)；在p-外延層表面形成p+注入?yún)^(qū)；在第三溝槽內(nèi)埋入柵極材料形成柵極；在p+注入?yún)^(qū)、n+源區(qū)上方形成源極，且在n+型襯底下表面形成漏極。其通過多次重復(fù)的外延生長工藝，克服了用于形成溝槽的蝕刻工藝和外延生長工藝的局限。

3、但是，通過多次外延工藝形成的超級結(jié)，工藝太過復(fù)雜，成本較高，而通過刻蝕溝槽形成的超級結(jié)，對于摻雜的控制較差，且刻蝕界面缺陷容易影響器件的可靠性。

4、故此亟需開發(fā)一種非對稱超級結(jié)mosfet結(jié)構(gòu)及其制造方法來解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種非對稱超級結(jié)mosfet結(jié)構(gòu)及其制造方法，通過離子注入式的側(cè)壁p柱區(qū)，避免通過多次外延工藝形成超級結(jié)或通過刻蝕溝槽形成超級結(jié)，以解決目前的超級結(jié)構(gòu)造工藝太過復(fù)雜或摻雜的控制較差的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

3、一種非對稱超級結(jié)mosfet結(jié)構(gòu)，包括襯底及位于所述襯底上的元胞結(jié)構(gòu)；所述元胞結(jié)構(gòu)包括：

4、第一柱區(qū)，包括n型漂移區(qū)；

5、第二柱區(qū)，設(shè)置在第一柱區(qū)中，包括柱區(qū)結(jié)構(gòu)和設(shè)置在所述柱區(qū)結(jié)構(gòu)上的柵極結(jié)構(gòu)；

6、第三柱區(qū)，包括側(cè)壁p柱區(qū)，所述側(cè)壁p柱區(qū)為離子注入式p柱區(qū)，所述側(cè)壁p柱區(qū)與相鄰的n型漂移區(qū)電荷平衡；所述第三柱區(qū)設(shè)置在所述第二柱區(qū)與所述第一柱區(qū)之間，所述第三柱區(qū)設(shè)置在所述第二柱區(qū)的一側(cè)。

7、進(jìn)一步，所述第一柱區(qū)還包括側(cè)壁p+區(qū)，所述側(cè)壁p+區(qū)位于所述側(cè)壁p柱區(qū)上，所述側(cè)壁p+區(qū)為離子注入式p+區(qū)；所述側(cè)壁p+區(qū)在離子注入時(shí)的傾斜角度大于所述側(cè)壁p柱區(qū)在離子注入時(shí)的傾斜角度；所述側(cè)壁p+區(qū)的深度不低于所述柵極結(jié)構(gòu)的深度。

8、進(jìn)一步，所述柱區(qū)結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體柱區(qū)或介質(zhì)柱區(qū)；

9、當(dāng)所述柱區(qū)結(jié)構(gòu)為半導(dǎo)體柱區(qū)時(shí)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括與所述半導(dǎo)體柱區(qū)接觸的柵氧及與所述柵氧接觸的柵電極；所述柵氧與所述第一柱區(qū)接觸；

10、當(dāng)所述柱區(qū)結(jié)構(gòu)為介質(zhì)柱區(qū)時(shí)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括與所述介質(zhì)柱區(qū)接觸的柵電極，所述柵電極與所述第一柱區(qū)之間設(shè)置有介質(zhì)柱區(qū)。

11、進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體柱區(qū)為本征半導(dǎo)體柱區(qū)或低摻半導(dǎo)體柱區(qū)；所述介質(zhì)柱區(qū)為絕緣介質(zhì)柱區(qū)。

12、進(jìn)一步，所述第一柱區(qū)還包括p阱區(qū)和n+區(qū)，所述n型漂移區(qū)位于所述襯底上，所述p阱區(qū)位于所述n型漂移區(qū)上，所述n+區(qū)位于所述p阱區(qū)上；

13、或所述第一柱區(qū)還包括電流擴(kuò)散層、p阱區(qū)和n+區(qū)，所述n型漂移區(qū)位于所述襯底上，所述電流擴(kuò)散層位于所述n型漂移區(qū)上，所述p阱區(qū)位于所述電流擴(kuò)散層上，所述n+區(qū)位于所述p阱區(qū)上。

14、進(jìn)一步，還包括n型漂移層，所述n型漂移層位于所述襯底上，所述第一柱區(qū)與第二柱區(qū)位于所述n型漂移層上。

15、進(jìn)一步，所述n型漂移層中設(shè)置有底部p柱區(qū)，所述底部p柱區(qū)設(shè)置在所述n型漂移層的頂部，所述底部p柱區(qū)為離子注入式p柱區(qū)；所述底部p柱區(qū)在離子注入時(shí)的傾斜角度等于所述側(cè)壁p柱區(qū)在離子注入時(shí)的傾斜角度；所述底部p柱區(qū)與所述側(cè)壁p柱區(qū)在同一次離子注入時(shí)形成。

16、進(jìn)一步，一個(gè)所述元胞結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)所述第一柱區(qū)和一個(gè)所述第二柱區(qū)，所述第二柱區(qū)設(shè)置在兩個(gè)第一柱區(qū)之間，所述第二柱區(qū)分隔所述的兩個(gè)第一柱區(qū)。

17、進(jìn)一步，一個(gè)所述元胞結(jié)構(gòu)包括一個(gè)所述第一柱區(qū)和一個(gè)所述第二柱區(qū)，所述第一柱區(qū)環(huán)繞所述第二柱區(qū)。

18、一種非對稱超級結(jié)mosfet結(jié)構(gòu)制造方法，包括如下步驟：

19、構(gòu)造初始mosfet結(jié)構(gòu)；其中，所述初始mosfet結(jié)構(gòu)包括襯底、n型漂移區(qū)、p阱區(qū)和n+區(qū)；

20、在初始mosfet結(jié)構(gòu)的上表面構(gòu)造掩膜，刻蝕深溝槽；

21、通過對深溝槽的一側(cè)進(jìn)行第一次離子注入，在n型漂移區(qū)的一側(cè)構(gòu)造側(cè)壁p柱區(qū)；所述側(cè)壁p柱區(qū)與對應(yīng)的n型漂移區(qū)電荷平衡；

22、通過對深溝槽的一側(cè)進(jìn)行第二次離子注入，在側(cè)壁p柱區(qū)上構(gòu)造側(cè)壁p+區(qū)；

23、去除掩模；

24、填充深溝槽，以形成柱區(qū)結(jié)構(gòu)；

25、在每一柱區(qū)結(jié)構(gòu)的頂部構(gòu)造柵極結(jié)構(gòu)。

26、進(jìn)一步，第一次離子注入時(shí)的傾斜角度大于第二次離子注入時(shí)的傾斜角度；所述側(cè)壁p+區(qū)的深度不低于所述柵極結(jié)構(gòu)的深度；所述深溝槽至少刻蝕有三個(gè)，其中兩個(gè)深溝槽位于所述初始mosfet結(jié)構(gòu)兩側(cè)的端部。

27、進(jìn)一步，第一次離子注入及第二次離子注入時(shí)的掩膜，為在初始mosfet結(jié)構(gòu)的上表面構(gòu)造的掩膜。

28、進(jìn)一步，所述的填充深溝槽，以形成柱區(qū)結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

29、在深溝槽淀積電介質(zhì)，形成介質(zhì)柱區(qū)；

30、所述的在每一柱區(qū)結(jié)構(gòu)的頂部構(gòu)造柵極結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

31、在每一介質(zhì)柱區(qū)的頂部刻蝕柵極溝槽，其中，所刻蝕的柵極溝槽與第一柱區(qū)之間留有介質(zhì)柱區(qū)；

32、在柵極溝槽中填入柵電極。

33、進(jìn)一步，所述的填充深溝槽，以形成柱區(qū)結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

34、通過外延回填工藝，在全部深溝槽形成半導(dǎo)體柱區(qū)；

35、所述的在每一柱區(qū)結(jié)構(gòu)的頂部構(gòu)造柵極結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：

36、在介質(zhì)柱區(qū)頂部刻蝕柵極溝槽；

37、在柵極溝槽中沉積柵氧，在柵極氧化物中填入柵電極；

38、其中，所述柵氧與第一柱區(qū)接觸。

39、進(jìn)一步，所述的刻蝕深溝槽時(shí)，刻蝕的深溝槽的深度，小于n型漂移區(qū)的高度；

40、所述深溝槽的形狀包括盲孔或通槽；

41、所述的對深溝槽的一側(cè)進(jìn)行第一次離子注入時(shí)，包括：

42、通過對深溝槽的一側(cè)進(jìn)行第一次離子注入，在n型漂移區(qū)的一側(cè)構(gòu)造側(cè)壁p柱區(qū)，在n型漂移層的頂部構(gòu)造底部p柱區(qū)，其中，所述底部p柱區(qū)與所述側(cè)壁p柱區(qū)連接。

43、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過深溝槽離子注入的側(cè)壁p柱區(qū)，可以使側(cè)壁p柱區(qū)與對應(yīng)的n型漂移區(qū)的電荷平衡控制更為精準(zhǔn)；同時(shí)，由于超級結(jié)的pn結(jié)位置遠(yuǎn)離刻蝕界面，降低了缺陷界面處的電場，提升了產(chǎn)品的可靠性，也避免了多次外延，有助于節(jié)約超級結(jié)mosfet的制造成本。

44、同時(shí)，本技術(shù)通過在深溝槽內(nèi)進(jìn)行帶有傾角的離子注入，形成的p柱區(qū)垂直深度只和離子注入的傾斜角度和溝槽深度有關(guān)，使得此種方式形成的p柱區(qū)高度不再受到注入機(jī)的最大注入能量及注入深度限制。

45、本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會在下面的具體實(shí)施方式、附圖中詳細(xì)的揭露。