[發明專利]一種超結功率器件終端結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201810989306.2
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109119460A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 任敏;何文靜;宋炳炎;李澤宏;高巍;張金平;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種超結功率器件終端結構，包括第一導電類型半導體襯底(1)和位于第一導電類型半導體襯底(1)上表面的第一導電類型半導體外延層(2)；所述第一導電類型半導體外延層(2)頂層一端設置有第二導電類型半導體主結區(5)，其另一端設置有第一導電類型半導體截止環(7)；其特征在于：所述第二導電類型半導體主結區(5)的下方具有與之接觸的第二導電類型半導體元胞摻雜柱區(3)；第二導電類型半導體主結區(5)與第一導電類型半導體截止環(7)之間的第一導電類型半導體外延層(2)頂層具有第二導電類型半導體表面摻雜區(6)，其中第二導電類型半導體表面摻雜區(6)一側與第二導電類型半導體主結區(5)接觸，其另一側通過第一導電類型半導體外延層(2)與第一導電類型半導體截止環(7)隔離；所述第二導電類型半導體表面摻雜區(6)的下方設置有第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)，第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)通過第一導電類型半導體外延層(2)與第二導電類型半導體元胞摻雜柱區(3)相隔離；所述第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)包括相互獨立的多個第二導電類型半導體終端摻雜柱，多個第二導電類型半導體終端摻雜柱自靠近元胞區到遠離元胞區依次排列，并且任意兩個相鄰的第二導電類型半導體終端摻雜柱通過第一導電類型半導體外延層(2)相隔離；所述多個第二導電類型半導體終端摻雜柱與第二導電類型半導體元胞摻雜柱區(3)的下表面平齊，其中靠近元胞區的第二導電類型半導體終端摻雜柱的上表面先與第二導電類型半導體表面摻雜區(6)的下表面接觸，并隨著逐漸遠離元胞區，第二導電類型半導體終端摻雜柱上表面與第二導電類型半導體表面摻雜區(6)下表面之間的垂直距離逐漸增大。

2.根據權利要求1所述的一種超結功率器件終端結構，其特征在于，所述第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)與第二導電類型半導體表面摻雜區(6)之間第一導電類型半導體外延層(2)中設置有第一導電類型半導體輔助耗盡區(8)。

3.根據權利要求2所述的一種超結功率器件終端結構，其特征在于，所述第一導電類型半導體輔助耗盡區(8)為均勻摻雜或者非均勻摻雜。

4.根據權利要求1所述的一種超結功率器件終端結構，其特征在于，所述第二導電類型半導體表面摻雜區(6)的結深小于或者等于第二導電類型半導體主結區(5)的結深。

5.根據權利要求1至4任一項所述的一種超結功率器件終端結構，其特征在于，所述第一導電類型半導體為N型半導體，第二導電類型半導體為P型半導體，使得所述終端結構用于N溝道超結器件。

6.根據權利要求1至4任一項所述的一種超結功率器件終端結構，其特征在于，所述第一導電類型半導體為P型半導體，第二導電類型半導體為N型半導體，使得所述終端結構用于P溝道超結器件。

7.一種超結功率器件終端結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

選擇第一導電類型半導體襯底(1)，并在所述第一導電類型半導體襯底(1)上外延生長第一導電類型半導體外延層(2)；在第一導電類型半導體外延層(2)表面使用掩模版進行離子注入，掩模版窗口大小以及離子注入的能量、劑量根據需要進行調整；重復上述生長外延和離子注入的步驟，每次外延生長后緊跟著進行離子注入，形成縱向均勻摻雜的離子注入區；然后繼續重復上述生長外延和離子注入的步驟，在每次離子注入時保持掩膜版窗口不變的基礎上相比前一次離子注入每次逐漸減少終端邊緣的離子注入窗口直到最后一次外延生長和離子注入完步驟完成，形成縱向非均勻摻雜的離子注入區，使其在高溫退火后形成第二導電類型半導體元胞摻雜柱區(3)和由多個相互獨立且縱向摻雜非均勻的第二導電類型半導體終端摻雜柱構成的第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)；最后使用掩模版進行離子注入并退火，在第一導電類型半導體外延層(2)的頂層一側形成設置在第二導電類型半導體元胞摻雜柱區(3)上表面且相接觸的第二導電類型半導體主結區(5)，在第一導電類型半導體外延層(2)的頂層另一側形成第一導電類型半導體截止環(7)，以及在第二導電類型半導體主結區(5)靠近第一導電類型半導體截止環(7)的一側形成與前者接觸且設置在第二導電類型半導體非均勻摻雜柱區(4)上方的第二導電類型半導體表面摻雜區(6)。