[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

本公開涉及一種具有超結結構的半導體器件及其制造方法，其特征是：半導體器件形成在半導體基板上，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，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，在第一柱體兩側的外延層中形成具有第一導電類型的第二柱體，第一柱體與第二柱體形成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，設置在第一柱體的正下方，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，多晶硅柵極中間斷開，分割為兩個部分，并且多晶柵極總的橫向長度大于溝道區的橫向長度。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法，尤其是一種具有超結結構的半導體器件及其制造方法，屬于半導體器件的技術領域。

背景技術

在功率半導體器件領域，器件的功率密度和導通電阻是衡量產品性能最重要的指標之一。功率密度越大不僅可以降低芯片成本還能減小寄生電容和實現小型化封裝。

一種公知的半導體結構—超結結構(Super Junction)被廣泛應用于半導體功率器件當中，具有高耐壓和低導通電阻的特性。超結結構形成與器件的漂移層內。該漂移層包括N導電類型柱(N柱)和P導電類型柱(P柱)，N柱和P柱交替鄰接設置而形成多組P-N柱對形成超結結構。

本發明通過調整減小多晶柵極的覆蓋區域減小了寄生的密勒電容，同時在兩個P阱之間的中間設置N注入區有效降低了器件的導通電阻，另外在P型柱體的下方設置不同注入的P型注入區，調整其濃度可以有效提高器件的阻斷電壓。

發明內容

本公開的特定實施例包括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，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。

其中，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。