[发明专利]带有很高的衬底-栅极击穿和嵌入式雪崩箝位二极管的横向超级结器件

权利要求书

1.一个半导体功率器件，包括：

一个含有超级结结构的半导体衬底，所述的超级结结构设置在所述的半导体衬底的顶面附近，其中所述的超级结结构是由多个第一和第二导电类型交替的横向堆积层构成的，从源极立柱横向延伸到漏极立柱，其中所述的源极立柱和漏极立柱为第一导电类型，向下延伸穿过所述的超级结结构；以及

一个第二导电类型的栅极立柱，向下延伸穿过所述的超级结结构，以便在超级结结构上加载电压，以控制在所述的源极和所述的漏极立柱之间，横向穿过所述的超级结结构的电流；以及

半导体衬底还包括一个第一导电类型的底部半导体层，其中所述的漏极立柱向下延伸，连接到所述的底部半导体层。

2.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于：

所述的半导体衬底还包括一个第二导电类型的中间半导体层，所述中间半导体层设置在所述的超级结结构下方，以在所述的底部半导体层上方。

3.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于：

所述的栅极立柱向下延伸到中间半导体层中，构成一个由从底部半导体层，穿过中间半导体层，到达栅极立柱的组合所形成的嵌入式栅极-漏极雪崩箝位二极管。

4.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于：

源极立柱延伸到所述的中间半导体层中，源极立柱还包括一个在中间半导体层中的双极抑制区，位于源极立柱底部；所述的双极抑制区掺杂了第二导电类型。

5.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的栅极立柱延伸深度大于源极立柱。

6.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的源极、漏极和栅极立柱构成一个JFET，其中，半导体功率器件还包括：

一个与所述的JFET一起连接成级联电路结构的MOSFET。

7.如权利要求6所述的半导体功率器件，其特征在于：所述的MOSFET在器件的单元层级上与所述的JFET集成。

8.如权利要求7所述的器件，其特征在于，所述的MOSFET还包括一个源极区、一个本体区、一个栅极和一个漏极区，其中源极区沿平行于源极立柱的方向延伸，并被设置在源极区和源极立柱之间的本体区分开。

9.如权利要求8所述的器件，其特征在于，配置所述的MOSFET栅极，以便在MOSFET所述的源极区和所述的源极立柱之间，构成一个反转通道。

10.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，源极、漏极和栅极立柱设置成条纹，穿过半导体衬底水平延伸。

11.如权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，将源极、漏极和栅极立柱构成一个封闭元件布局结构，穿过半导体衬底的水平方向。

12.如权利要求11所述的半导体功率器件，其特征在于，所形成的源极立柱位于沿封闭元件布局结构的外围，所形成的漏极立柱位于每个元件的中心。

13.如权利要求12所述的半导体功率器件，其特征在于，栅极立柱在源极立柱的旁边交错设置。

14.一种制备一个半导体功率器件的方法，其包括：

制备一个第一导电类型的底部半导体层，以及在所述的底部半导体层上方制备一个第二导电类型的中间半导体层，然后通过制备第一和第二导电类型交替的横向堆积层，在半导体衬底的顶面附近，形成一个超级结结构；

制备一个第二导电类型的栅极立柱，穿过超级结结构向下延伸；

制备第一导电类型的源极立柱和漏极立柱，穿过超级结结构，所述的漏极立柱穿过超级结结构延伸，电连接到底部半导体层。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，制备超级结结构的步骤还包括：通过外延生长，在所述的中间半导体层上方，制备所述的超级结结构。

16.如权利要求14所述的制备半导体器件的方法，其特征在于，还包括：

制备中间半导体层、底部半导体层和栅极立柱，以便形成一个从栅极立柱穿过中间半导体层，到达底部半导体层的嵌入式栅极-漏极雪崩箝位二极管。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，制备源极立柱的步骤包括，制备到达中间半导体层的源极立柱，并在源极立柱底部的中间半导体层中，形成一个第二导电类型的双极抑制区。