[發明專利]一種具有超結結構的半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202210152478.0
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114388622A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 尹玉春
• 申請（專利權）人: 上海昱率科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

1.一種具有超結結構的半導體器件，其特征是：所述半導體器件形成在半導體基板上，所述半導體基板包括元胞區和終端區，所述元胞區位于半導體基板的中心區域，在所述元胞區內形成MOS結構，所述終端區位于半導體基板的外圍區域并環繞所述元胞區；所述半導體基板包括：

襯底；

位于襯底上方的第一導電類型的外延層；

多個第二導電類型的第一柱體，所述第一柱體沿著電流流通的方向在第一導電類型外延層內延伸，且所述第一柱體延伸的深度小于所述外延層的厚度，在垂直于電流流通的方向上，在所述第一柱體兩側的所述外延層中形成具有第一導電類型的第二柱體，在所述具有第二導電類型的第一柱體與具有第一導電類型的第二柱體形成PN柱對，多組PN柱體對交替連接設置，在半導體基板內形成超結結構；

多個第二導電類型的第一注入區，設置在所述第二導電類型的第一柱體的正下方，所述注入區可以通過多次不同能量注入疊加而成；

多個第二導電類型的第一阱區，設置在所述第二導電類型的第一柱體的正上方設置，所述第一阱區的注入窗口大小不小于柱體區的窗口大小；

多個第一導電類型的第二阱區，分別形成在所述多個第二導電類型的第一阱區內；

多個第一導電類型的第二注入區，設置在相鄰的兩個所述第二導電類型的第一阱區之間，所述第二注入區的摻雜濃度高于所述外延層的摻雜濃度，并且所述第二注入區在橫向方向上與相鄰的第一阱區間隔開；

多個柵極結構，每個柵極結構包括多晶硅柵極和位于其下方的柵極絕緣層，所述柵極絕緣層位于溝道區上方，所述多晶硅柵極中間斷開，分割為兩個部分，并且所述多晶柵極總的橫向長度大于所述溝道區的橫向長度。

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：在所述元胞區內的任意一組PN柱體對的寬度和深度均相同。

3.一種具有超結結構的半導體器件的制造方法，其特征是，所述制造方法包括：

提供具有第一導電類型的半導體基板，所述半導體基板在橫向方向上包括元胞區和終端區，且所述半導體基板包括第一導電類型的外延層和第一導電類型的襯底；

在所述外延層表面沉積掩模層，通過光罩板圖形選擇性刻蝕，制作多個深溝槽區域；

在每個深溝槽區域底部區域進行多次第二導電類型的雜質注入，以形成第二導電類型的第一注入區；

去除所述外延層表面的掩模層；

對深溝槽區域進行外延填充工藝，在填充的同時進行第二導電類型的雜質摻雜，形成第二導電類型的第一柱體；進行平坦化工藝，去除所述外延層表面之上的多余填充材料；

在所述半導體基板表面進行注入以形成第二導電類型的第一阱區；

在所述半導體基板表面進行注入以形成第一導電類型的第二注入區；

在所述半導體基板表面制作柵氧化層和多晶硅柵極；

在所述半導體基板表面進行注入以在所述第一阱區內形成第一導電類型的第二阱區；

在所述半導體基板表面淀積介質層并進行刻蝕，以形成接觸孔區域；

在所述半導體基板表面淀積金屬層并進行刻蝕，以形成金屬電極。

4.根據權利要求3所述的制造方法，其特征是：所述第二導電類型的第一阱區中的摻雜濃度不低于所述第二導電類型的柱體中的摻雜濃度。

5.根據權利要求3所述的制造方法，其特征是：所述溝槽區域的深度小于所述外延層的厚度。

6.根據權利要求3所述的制造方法，其特征是：在所述元胞區內的任意一組PN柱體對的寬度和深度均相同。

7.根據權利要求3所述的制造方法，其特征是：在所述元胞區內，所述多晶硅柵極中間斷開，分割為兩個部分，并且所述多晶柵極總的橫向長度大于位于所述柵極絕緣層下方的溝道區的橫向長度。