CoolMos的原理、结构及制造

1、COOLMOS（super junction）原理、结构、制造方法一、COOLMOS（super junction）原理对于常规VDMOS器件结构， Rdson与BV存在矛盾关系，要想提高BV，都是从减小EPI参杂浓度着手，但是外延层又是正向电流流通的通道，EPI参杂浓度减小了，电阻必然变大，Rdson增大。所以对于普通VDMOS，两者矛盾不可调和。但是对于COOLMOS，这个矛盾就不那么明显了。通过设置一个深入EPI的的P区，大大提高了BV，同时对Rdson上不产生影响。为什么有了这个深入衬底的P区，就能大大提高耐压呢？对于常规VDMOS，反向耐压，主要靠的是N型EPI与body区界面的PN

2、结，对于一个PN结，耐压时主要靠的是耗尽区承受，耗尽区内的电场大小、耗尽区扩展的宽度的面积，也就是下图中的浅绿色部分，就是承受电压的大小。常规VDMOS，P body浓度要大于N EPI， PN结耗尽区主要向低参杂一侧扩散，所以此结构下，P body区域一侧，耗尽区扩展很小，基本对承压没有多大贡献，承压主要是P bodyN EPI在N型的一侧区域，这个区域的电场强度是逐渐变化的，越是靠近PN结面（a图的A结），电场强度E越大。所以形成的浅绿色面积有呈现梯形。但是对于COOLMOS结构，由于设置了相对P body浓度低一些的P region区域，所以P区一侧的耗尽区会大大扩展，并且这个区域深入E

3、PI中，造成了PN结（b图的A结）两侧都能承受大的电压，换句话说，就是把峰值电场Ec由靠近器件表面，向器件内部深入的区域移动了。形成的耐压（图中浅绿色的面积）就大了。当COOLMOS正向导通时，正向电流流通的路径，并没有因为设置了P region而受到影响。图1 CoolMos与普通VDMOS的差异图2 CoolMos与普通VDMOS相比BV和Rdson的优势二、COOLMOS（super junction）结构及P区制造方法1、多次注入法英飞凌采用多次注入法形成的结构，如图3所示。之所以采用多次注入，是由于P区需要深入到EPI中，且要均匀分布，一次注入即使能注入到这么深，在这个深度中的分布也

4、不会均匀，所以要采用多次注入法。图3 多次注入法形成super junction结构2、倾斜角度注入（STM技术）除了多次注入法，能保证在EPI中注入这么深，并且保证不同位置的浓度差异不大的方法还有 STM技术（Super trench MOSFET）。采用倾斜角度注入，实现Super junction的结构（STM）。图4 Super Trench MOSFET图5 STM结构的3D示意图3、开深沟槽后外延生长填充形成P区上海华虹NEC电子有限公司的专利：本发明公开了一种结构中纵向型区的形成方法，通过在型外延上开深沟槽，然后再利用外延工艺在沟槽内生长出型单晶硅形成在型外延上的型区域，然后通过回刻工艺将槽内生长的型外延单晶刻蚀到与沟槽表面平齐，以形成的纵向型区域。该方法减少了工艺的复杂度和加工时间。 主权利要求：一种结构中纵向型区的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：（）在硅衬底上一次性生长型外延；（）在型外延上生长一层二氧化硅膜，然后在型外延上选定要生长型区的部分开深沟槽；（）在保留表面二氧化硅膜的状态下，利用外延方法生长型外延硅用以填充深沟槽；（）用回刻工艺去除在二氧化硅膜表面生长出的外延硅，并将深沟槽内的型外延刻蚀到接近型外延表面；（