[实用新型]具有超结结构的半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，尤其是一种具有超结结构的半导体器件，属于半导体器件的技术领域。

背景技术

具有超结结构（Super Junction）的半导体功率MOSFET器件具有高耐压和低导通电阻的电学特性。超结结构形成于器件的漂移层内。该漂移层包括N导电类型柱（N柱）和P导电类型柱（P柱），N柱与P柱交替邻接设置而成的多个P-N柱对形成超结结构。N柱具有N导电类型杂质，P柱具有P导电类型杂质，而且，N柱的杂质量与P柱的杂质量保持一致。当具有超结结构的MOSFET器件截止时，超结结构中的N柱和P柱分别被耗尽，耗尽层从每个N柱与P柱间的P-N结界面延伸，由于N柱内的杂质量和P柱内的杂质量相等，因此耗尽层延伸并且完全耗尽N柱与P柱，从而支持器件耐压。

一个完整的具有超结结构的MOSFET器件，其包括元件区域和周边区域，所述周边区域环绕包围元件区域。所述元件区域提供器件导通工作时电流流通的区域，所述周边区域提供器件耐压工作时电场向元件区域周边延伸所需的耐受区域。在所述具有超结结构的MOSFET器件当中，超结结构同时位于MOSFET器件的元件区域和周边区域，并且在MOSFET器件的制造过程当中，元件区域的超结结构和周边区域的超结结构，其制造工艺是在相同时间采用相同方法完成的。

目前公知的制造超结结构的半导体工艺方法包括：1）、多次外延、光刻和注入的制造工艺；具体来讲是指在给定的N型半导体基板上通过光刻工艺曝光出多个窗口；然后通过离子注入工艺向所述窗口内的N型半导体基板中注入P型杂质；随后在上述注入有P型杂质的N型半导体基板上生长N型外延层，并根据预先设定重复若干次上述光刻、注入、外延生长相关工艺过程；最后通过高温热过程使得上述N型外延层及N型半导体基板中的P型杂质扩散并上下连通形成P柱，从而形成交替邻接排布的P柱和N柱，即超结结构。此方法由于需要多次光刻和外延工艺，其工艺过程中的一致性与稳定性较难控制，并且制造成本昂贵，不利于产品性价比的提高。

目前公知的制造超结结构的半导体工艺方法还包括：2）、沟槽刻蚀与外延填充的制造工艺。中国专利CN 101872724A中所介绍的《超级结MOSFET的制作方法》，就涉及了一种使用沟槽外延填充工艺来制造超结结构的方法。具体来讲是指在给定的N型半导体基板上通过沟槽刻蚀相关工艺刻蚀出指定深宽比的沟槽；然后利用外延生长工艺将P型外延填入沟槽；随后通过刻蚀或化学机械抛光的方法平坦化N型半导体基板表面，从而形成交替邻接排布的P柱和N柱，即超结结构。此方法对比上述多次外延、光刻和注入的制造工艺，大大降低了器件的制造成本。与此同时，由于在此方法中P柱是通过P型外延生长填充所形成的，因此外延生长工艺直接决定了沟槽内P柱的一致性，从而直接影响器件的耐压稳定性与可靠性。外延生长工艺的特性主要是由外延生长设备和半导体基板生长外延所具有的物理特性所决定的，当半导体基板和外延生长设备选定后，如何能够进一步提高通过外延生长填充所形成的P柱的一致性，就成为了摆在器件设计人员面前的一个挑战。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有超结结构的半导体器件，其耐压一致性和可靠性好，制造工艺简单，制造成本低廉，适宜于批量生产。

按照本实用新型提供的技术方案，所述具有超结结构的半导体器件，在所述半导体器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的元件区域和周边区域，所述元件区域位于半导体基板的中心区，周边区域位于元件区域的外围，并且环绕包围所述元件区域；其创新在于：

在所述半导体器件的截面上，在半导体基板的第一导电类型外延层内包括若干对具有第一导电类型的第一柱和具有第二导电类型的第二柱；所述具有第一导电类型的第一柱与具有第二导电类型的第二柱沿着电流流通的方向在半导体基板的第一导电类型外延层内延伸；在垂直电流流通的方向上，由所述第一柱和第二柱构成的多对PN柱交替连接设置，以在半导体基板内形成超结结构； 所述超结结构存在于元件区域与周边区域；所述周边区域内超结结构对应PN柱接触面的晶面与所述元件区域内超结结构对应PN柱接触面的晶面属于相同晶面簇。

在所述半导体器件的截面上，在所述元件区域与周边区域内形成超结结构的任意PN柱对在半导体基板内的延伸方向均垂直于半导体基板的表面。

在所述半导体器件的截面上，所述元件区域内任意 PN柱对的深度及宽度均相同。

在所述半导体器件的截面上，所述元件区域内包括MOS结构，所述MOS结构为平面型MOS结构或沟槽型MOS结构。