[發(fā)明專利]帶有溝槽?氧化物?納米管超級結(jié)的器件結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410765921.7
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN104538444B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈姆扎·依瑪茲;馬督兒·博德;李亦衡;管靈鵬;王曉彬;陳軍;安荷·叭剌
• 申請（專利權(quán)）人: 萬國半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 張靜潔,包姝晴

1.一種帶有溝槽-氧化物-納米管超級結(jié)的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含：

一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層，所述的第二半導(dǎo)體層沉積在第一半導(dǎo)體層上方；

在所述的第二半導(dǎo)體層中打開的溝槽，垂直延伸到所述的第一半導(dǎo)體層；

一個(gè)形成在所述的溝槽的側(cè)壁上的第一導(dǎo)電類型的第一外延層；以及

一個(gè)形成在所述的第一外延層上的第二外延層；其中所述的第一外延層與相鄰的半導(dǎo)體區(qū)域之間達(dá)到充分的電荷平衡；

在中心縫隙中的第一電介質(zhì)填充物，所述中心縫隙在溝槽的中心，未被所述第二外延層占據(jù)；

一個(gè)具有介質(zhì)溝槽的終止結(jié)構(gòu)，它包含一個(gè)由所述的第一電介質(zhì)填充物形成的介質(zhì)立柱的網(wǎng)絡(luò)，和形成在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所述的介質(zhì)立柱之間的第二電介質(zhì)填充物；

一個(gè)由終止單元的陣列構(gòu)成的終止區(qū)，在有源單元的界面處帶有一個(gè)第一終止單元，其中每個(gè)終止單元還包含：

一個(gè)第二半導(dǎo)體層的臺面結(jié)構(gòu)，并且第一外延層形成在它的側(cè)壁上，第二外延層形成在第一外延層上，所述臺面結(jié)構(gòu)靠近帶有介質(zhì)填充物的溝槽；

一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)域，形成在所述臺面結(jié)構(gòu)的頂面中；以及

一個(gè)第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)域，形成在所述臺面結(jié)構(gòu)的頂面中，與所述臺面結(jié)構(gòu)中的第一區(qū)域分開，

其中每個(gè)終止單元的第二區(qū)域都電連接到相鄰的下一個(gè)終止單元的第一區(qū)域上。

2.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，在至少一些溝槽中，所述第二外延層充分填充了未被第一外延層占據(jù)的縫隙的底部。

3.如權(quán)利要求2所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二外延層的側(cè)壁朝著溝槽的底部合并在一起。

4.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述溝槽的側(cè)壁具有一定的角度，以形成錐形溝槽，并朝著溝槽的底面會聚。

5.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二外延層為第一導(dǎo)電類型。

6.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二外延層為第二導(dǎo)電類型或本征半導(dǎo)體材料。

7.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含：一個(gè)柵極電極，其沉積在至少一些溝槽頂部中。

8.如權(quán)利要求7所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含：一個(gè)位于柵極電極下方的介質(zhì)層填充溝槽剩余的中心部分。

9.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含：形成在相鄰溝槽之間的肖特基二極管和PN結(jié)二極管。

10.如權(quán)利要求9所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述PN結(jié)二極管是一種電荷注入可控二極管，其與一個(gè)電荷注入可控電阻器串聯(lián)，并與肖特基二極管并聯(lián)。

11.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二半導(dǎo)體層在兩個(gè)相鄰溝槽之間的寬度，大于所述的第一外延層的寬度。

12.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二半導(dǎo)體層在兩個(gè)相鄰溝槽之間的寬度，至少是所述的第一外延層寬度的三倍。

13.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)還包含一個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET。

14.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)還包含一個(gè)絕緣柵雙極晶體管IGBT。

15.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)還包含一個(gè)與二極管集成的絕緣柵雙極晶體管IGBT。

16.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第二半導(dǎo)體層具有分級的摻雜結(jié)構(gòu)，其摻雜濃度從上到下逐漸降低。

17.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)第二器件沉積在半導(dǎo)體襯底上，其中沉積在相鄰器件之間的溝槽比其他溝槽的溝槽寬度大。

18.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)還包含具有條紋結(jié)構(gòu)的晶體管單元。

19.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)還包含具有封閉式單元布局的晶體管單元。

20.一種制備電介質(zhì)溝槽的方法，其特征在于，包含：

在一個(gè)半導(dǎo)體層中制備一個(gè)溝槽的網(wǎng)絡(luò)，在溝槽的側(cè)壁上外延生長第一外延納米管層，隨后第一外延納米管層上方外延生長第二外延層，并用第一電介質(zhì)填充溝槽，以便形成一個(gè)含有半導(dǎo)體臺面結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)立柱的網(wǎng)絡(luò)，所述的半導(dǎo)體臺面結(jié)構(gòu)包含第一外延納米管層及第二外延層；

刻蝕掉電介質(zhì)立柱的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的半導(dǎo)體臺面結(jié)構(gòu)，并用第二電介質(zhì)填充縫隙，從而構(gòu)成一個(gè)又寬又深的電介質(zhì)溝槽。