[發(fā)明專利]一種改善體二極管特性的超結器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210370739.6
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114464672B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 楊國江;于世珩
• 申請（專利權）人: 江蘇長晶科技股份有限公司;江蘇長晶浦聯(lián)功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

1.一種改善體二極管特性的超結器件，其特征在于：器件由下至上具有：金屬化漏極(1)、重摻雜第一導電類型半導體襯底(2)、第一導電類型半導體緩沖層(3)及低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)，所述低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)上具有第一導電類型半導體外延層(6)，第一導電類型半導體外延層(6)中具有第二導電類型半導體柱(7)，第一導電類型半導體外延層(6)和第二導電類型半導體柱(7)構成超結結構，所述第二導電類型半導體柱(7)向下延伸至低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)之中，且第二導電類型半導體柱(7)的底面和下部側面被高摻雜第一導電類型半導體阻擋層(5)所包圍，所述高摻雜第一導電類型半導體阻擋層(5)也位于低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)之中，其中所述重摻雜、高摻雜及低摻雜指摻雜濃度，重摻雜濃度＞高摻雜濃度＞第一導電類型半導體外延層(6)的摻雜濃度＞低摻雜濃度，所述第一導電類型半導體緩沖層(3)的摻雜濃度高于低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)的摻雜濃度且低于第一導電類型半導體外延層(6)的摻雜濃度，第一導電類型半導體外延層(6)和低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)的雜質總量相比第二導電類型半導體柱(7)的雜質總量，偏差在正負5%以內；其中，高摻雜第一導電類型半導體阻擋層(5)與低摻雜第一導電類型半導體緩沖層(4)之間，以及高摻雜第一導電類型半導體阻擋層(5)與第一導電類型半導體緩沖層(3)之間形成少子減速場，以阻止第二導電類型半導體柱(7)底部對空穴的橫向抽取，使得空穴需要首先向上縱向運動，再被第二導電類型半導體柱(7)橫向抽取，降低體二極管反向恢復過程中第二導電類型半導體柱(7)底部存儲的非平衡少子的下降速度。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種改善體二極管特性的超結器件，其特征在于：第一導電類型半導體外延層(6)的摻雜濃度在1e15cm^-3到5e15cm^-3，重摻雜濃度在1e19cm^-3以上，高摻雜濃度高于第一導電類型半導體外延層(6)的摻雜濃度1到2個數(shù)量級。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種改善體二極管特性的超結器件，其特征在于：所述第二導電類型半導體柱(7)的頂部具有第二導電類型半導體體區(qū)(8)；第二導電類型半導體體區(qū)(8)內部的上方具有重摻雜第二導電類型半導體接觸區(qū)(9)和重摻雜第一導電類型半導體源區(qū)(10)，重摻雜第二導電類型半導體接觸區(qū)(9)和重摻雜第一導電類型半導體源區(qū)(10)側面直接接觸，第一導電類型半導體外延層(6)內部的上方還具有第一導電類型半導體JFET區(qū)(11)，第一導電類型半導體JFET區(qū)(11)位于第二導電類型半導體體區(qū)(8)的兩側；所述重摻雜第一導電類型半導體源區(qū)(10)與相鄰的第一導電類型半導體JFET區(qū)(11)之間的第二導電類型半導體體區(qū)(8)為溝道區(qū)；第一導電類型半導體JFET區(qū)(11)和部分重摻雜第一導電類型半導體源區(qū)(10)以及溝道區(qū)上方為柵氧化層(12)；多晶硅柵(13)覆蓋在所述柵氧化層(12)之上；金屬化源極(15)直接與重摻雜第二導電類型半導體接觸區(qū)(9)和部分重摻雜第一導電類型半導體源區(qū)(10)相接觸，介質層(14)覆蓋在所述多晶硅柵(13)的上表面與側面，實現(xiàn)多晶硅柵(13)與金屬化源極(15)的電氣隔離。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種改善體二極管特性的超結器件，其特征在于：所述半導體材料為硅、碳化硅、砷化鎵、磷化銦或鍺硅半導體材料。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種改善體二極管特性的超結器件，其特征在于：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；或者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。