[發明專利]一種具有超結結構的功率器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201811276121.3
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109411529B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 南京多基觀測技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/8222
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立

本發明公開了一種具有超結結構的功率器件及其制作方法，該具有超結結構的功率器件包括位于終端區內的超結結構，所述超結結構包括至少一個第一導電類型的第一半導體柱及至少一個第二導電類型的第二半導體柱，第一半導體柱與第二半導體柱橫向交替排布；超結結構還包括第二隔離層和第三隔離層，第二隔離層與第二半導體柱的一端連接；第三隔離層與第一半導體柱的一端連接。本發明所述具有超結結構的功率器件中的所述超結結構相當于多個PN結并聯，其可通過較大的漏電流，從而起到對所述具有超結結構的功率器件的有源區進行保護的作用。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是一種具有超結結構的功率器件及其制作方法。

背景技術

功率器件的耐壓能力主要取決于功率器件中特定PN結的反偏擊穿電壓，而功率器件為了得到一定的電流能力，通常由很多的元胞并聯組成。在功率器件反向耐壓時，由于元胞和元胞之間的橫向電場相互抵消使得擊穿一般不會發生在元胞內部，但是最外面的元胞會由于電場集中而發生擊穿。因此就需要使用結終端來降低電場從而提高擊穿電壓。

結終端主要分為截斷型和延伸型兩大類，其中延伸型是在主結邊緣處設置一些延伸結構，這些結構將主結耗盡區向外擴展，從而起到降低其電場強度提高擊穿電壓的作用。目前常用的延伸結構結終端技術主要包括：場板技術，場限環技術，結終端擴展(JTE)技術，橫向變摻雜(VLD)技術，以及降低表面電場(RESURF)技術等。

目前，功率器件包括有源區和鄰接所述有源區的終端區，結終端結構設置在所述終端區內的外延層中，當功率器件高壓反偏時，通過所述結終端結構與所述外延層反偏PN結全部耗盡來實現耐壓的。但在一些特殊的應用場合，特別是應用環境較差時，比如高溫、高濕等，所述功率器件極易出現可靠性問題，表現為所述功率器件的源漏間漏電增大，擊穿電壓降低，嚴重時甚至會出現燒毀和短路。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有超結結構的功率器件，該具有超結結構的功率器件在應用環境較差時仍具有較高的可靠性。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：該具有超結結構的功率器件，包括：

基片，所述基片包括第一導電類型的襯底和位于所述襯底的上表面的第一導電類型的外延層；所述基片上設置有有源區和鄰接所述有源區的終端區；

位于所述終端區內設置有貫穿所述外延層且底部連接所述襯底的溝槽；

形成于所述溝槽的側壁的第一隔離層；

形成于所述溝槽內且位于所述第一隔離層之間的超結結構，所述超結結構包括至少一個第一導電類型的第一半導體柱及至少一個第二導電類型的第二半導體柱，所述第一半導體柱與所述第二半導體柱橫向交替排布；所述超結結構還包括第二隔離層和第三隔離層，所述第二隔離層位于所述襯底上表面且與所述第二半導體柱的一端連接；所述第三隔離層與所述第一半導體柱的一端連接，所述第一半導體柱的另一端與所述襯底連接；

連接所述第二半導體柱的另一端的第一金屬層；

位于所述襯底的下表面的第二金屬層。

相應的，本發明還提供一種具有超結結構的功率器件的制作方法，該具有超結結構的功率器件的制作方法包括以下步驟：

S01：提供基片，所述基片包括第一導電類型的襯底和位于所述襯底的上表面的第一導電類型的外延層；所述基片上設置有有源區和鄰接所述有源區的終端區；在所述終端區內刻蝕所述外延層形成貫穿所述外延層且底部連接所述襯底的溝槽；

S02：在所述溝槽的側壁上生長第一隔離層；

S03：在所述溝槽內生長第一導電類型的第一外延層，貫穿刻蝕所述第一外延層形成至少一個深溝槽和至少一個第一半導體柱，所述深溝槽與所述第一半導體柱橫向交替排布；

S04：在所述深溝槽的底部生長第二隔離層；