[發明專利]一種具有超結結構的半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110132941.7
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102208447A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 朱袁正;李宗青;葉鵬
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336;H01L21/265
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

1.一種具有超結結構的半導體器件，在所述半導體器件的俯視平面上，包括位于半導體基板上的元件區域和周邊區域，所述元件區域位于半導體基板的中心區，周邊區域位于元件區域的外圍，并環繞所述元件區域；在所述半導體器件的截面上，在半導體基板的第一導電外延層內包括若干對具有第一導電類型的第一柱和具有第二導電類型的第二柱；所述第一柱與第二柱沿著電流流通的方向在半導體基板的第一導電類型外延層內延伸；在垂直電流流通的方向上，由所述第一柱和第二柱構成的多對PN柱交替連接設置，在半導體基板內形成超結結構；所述超結結構存在于元件區域與周邊區域；其特征是：

在所述半導體器件的截面上，第二導電類型的第二柱沿著電流流通的方向在第一導電類型外延層內延伸，且第二柱延伸的深度小于第一導電類型外延層的厚度；

在所述半導體器件的截面上，在所述第二導電類型第二柱的正下方設置有第二導電類型注入區，所述第二導電類型注入區由第二導電類型注入區周圍的第一導電類型外延層及第二導電類型注入區上方的第二導電類型的第二柱包圍；

所述第二導電類型注入區中的第二導電類型雜質濃度不低于第二導電類型第二柱中的第二導電類型雜質濃度；

第二導電類型注入區的寬度，即在垂直于電流流通方向上的距離，與第二導電類型注入區上方第二導電類型第二柱的寬度相對應。

2.根據權利要求1所述的具有超結結構的半導體器件，其特征是：在所述半導體器件的截面上，所述第二導電類型注入區的寬度，即在垂直于電流流通方向上的距離，與第二導電類型注入區上方第二導電類型第二柱的寬度相一致或相近。

3.根據權利要求1所述的具有超結結構的半導體器件，其特征是：在所述半導體器件的截面上，元件區域內任意PN柱對的寬度及深度均相同。

4.根據權利要求1所述的具有超結結構的半導體器件，其特征是：在所述半導體器件的截面上，所述元件區域包括平面型MOS結構或溝槽型MOS結構。

5.一種具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是，所述半導體器件的制造方法包括如下步驟：

（a）、提供具有第一導電類型的半導體基板，所述半導體基板包括第一導電類型外延層與第一導電類型襯底；

（b）、在所述半導體基板對應的第一導電類型外延層表面淀積硬掩膜層；

（c）、選擇性的掩蔽和刻蝕硬掩膜層，形成多個溝槽刻蝕的硬掩膜開口，通過所述硬掩膜開口，利用各項異性刻蝕方法在第一導電類型外延層上形成多個溝槽；

（d）、利用第一導電類型外延層表面的硬掩膜層作為注入掩蔽層，向上述溝槽底部離子注入第二導電類型雜質，在溝槽槽底的正下方形成第二導電類型注入區；

（e）、去除第一導電類型外延層表面的硬掩膜層；

（f）、在第一導電類型外延層表面上淀積第二導電類型外延層，所述外延層填充在上述溝槽內，并覆蓋于第一導電類型外延層的表面；

（g）、對覆蓋在第一導電類型外延層表面的第二導電類型外延層進行拋光和平坦化，在第一導電類型外延層內形成具有第二導電類型的第二柱；

（h）、在上述半導體基板對應于第一導電類型外延層的表面上，通過常規半導體工藝，得到半導體器件對應的元件區域與周邊區域；所述元件區域包括平面型MOS結構或溝槽型MOS結構。

6.根據權利要求5所述具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是：所述硬掩膜層為LPTEOS、熱氧化二氧化硅加化學氣相沉積二氧化硅或熱二氧化硅加氮化硅。

7.根據權利要求5所述具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是：所述半導體基板的材料包括硅。

8.根據權利要求5所述具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是：所述第二導電類型注入區中的第二導電類型雜質濃度不低于第二導電類型第二柱中的第二導電類型雜質濃度。

9.根據權利要求5所述具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是：所述溝槽的深度小于半導體基板內第一導電類型外延層的厚度。

10.根據權利要求5所述具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是：在所述半導體器件的截面上，在第一導電類型外延層內形成第二導電類型第二柱兩側的第一導電類型外延層形成具有第一導電類型的第一柱，所述具有第二導電類型的第二柱與具有第一導電類型的第一柱形成PN柱對，元件區域內任意PN柱對的寬度及深度均相同。