[發明專利]超結器件結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201910361196.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110212015A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 柴展;羅杰馨;薛忠營;徐大朋
• 申請（專利權）人: 上海功成半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供了一種超結器件結構及其制備方法，所述超結器件結構包括：第一導電類型的半導體襯底；第一導電類型的外延層，形成于所述半導體襯底上；多個第二導電類型區，形成于所述外延層中；多個所述第二導電類型區在所述外延層中沿所述外延層的厚度方向及垂直于所述外延層的厚度的方向間隔排布。本發明通過在所述外延層中形成多個間隔排布的第二導電類型區，替代溝槽型的p柱，實現電荷平衡和快速耗盡，得到高耐壓的超結器件。本發明提供的制備方法工藝簡單，成本較低，能夠有效減小器件元胞尺寸。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種超結器件結構及其制備方法。

背景技術

在現代電力電子技術領域，功率器件正發揮著不可替代的重要作用。其中，超結器件(super junction)由于具有極高的耐壓能力和優異的導電能力而具有廣闊的應用前景。業界也在不斷地投入人力與物力研發新的超結器件結構。

目前，高耐壓特性是提升超結器件性能的主要研發方向之一。當超結器件處于關斷狀態時，在襯底中橫向交替的p區和n區通過橫向水平電場的電荷平衡形成耗盡層，使超結器件具有較高的擊穿電壓，即高耐壓特性?；谏鲜鲈恚瑸榱说玫骄哂懈吣蛪禾匦缘某Y器件，作為p區的p柱越深，有望得到耐壓越高的超級器件。然而，在溝槽型的超結結構中，p柱的形成需要經過深溝槽刻蝕及深溝槽外延填充等高難度工藝制程。深溝槽刻蝕及外延填充都存在其工藝極限，隨著溝槽深度增加，刻蝕及外延填充的難度也隨之增加。而另一方面，采用多次外延注入形成p柱的制程又面臨多次外延注入的注入對準精度要求高等問題。p柱越深，對準難度也將隨之提高。如何在以上兩種超結結構之外探索新的超結結構將是推動超結器件發展的關鍵。

因此，有必要提出一種新的超結器件結構及其制備方法，解決上述問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種超結器件結構及其制備方法，用于解決現有技術中超結器件高耐壓特性受到現有工藝限制的問題。

為實現上述目的及其它相關目的，本發明提供了一種超結器件結構，包括：

第一導電類型的半導體襯底；

第一導電類型的外延層，形成于所述半導體襯底上；

多個第二導電類型區，形成于所述外延層中；多個所述第二導電類型區在所述外延層中沿所述外延層的厚度方向及垂直于所述外延層的厚度的方向間隔排布。

作為本發明的一種優選方案，所述外延層及所述第二導電類型區的材料包含硅。

作為本發明的一種優選方案，所述半導體襯底包含硅襯底。

作為本發明的一種優選方案，多個所述第二導電類型區于所述外延層內呈多行多列排布，多行所述第二導電類型區沿所述外延層的厚度方向間隔排布，位于同一行的多個所述第二導電類型區沿垂直于所述外延層的厚度的方向間隔排布，相鄰兩行所述第二導電類型區錯位排布。

作為本發明的一種優選方案，所述第一導電類型為n型且所述第二導電類型為p型；或所述第一導電類型為p型且所述第二導電類型為n型。

作為本發明的一種優選方案，所述超結器件結構還包括：

阱區，位于所述外延層內，且位于最上層的所述第二導電類型區的頂部；

柵氧化層，位于所述外延層的上表面；

多晶硅柵，位于所述柵氧化層的上表面；

源區和接觸區，位于所述阱區內；

層間電介質層，位于所述多晶硅柵的表面及側壁；

正面金屬電極，位于所述阱區、所述源區、所述接觸區及所述層間電介質層的表面；