[发明专利]具非对准型超级结结构的半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别是涉及一种具非对准型超级结结构的半导体器件，还涉及一种具非对准型超级结结构的半导体器件的制造方法。 

背景技术

传统的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管（VDMOSFET）器件具有开关速度快、驱动简单等优点，在在功率开关领域中获得了成功应用。这种器件在高压大电流领域应用中的一个主要缺点是导通电阻Ron较大，导致了较大的通态功率损耗。它与另一个重要参数阻断击穿电压BVDSS（V_B）之间存在相互制约的折中关系，典型表示为： 

Ron=5.93×10^-9V_B^2.5

这一关系成为了导通电阻的一个“极限”，就是所谓的“硅限”。解决以上问题的其中一个重要方法是采用“超级结（Super Junction，SJ）”结构。 

超级结结构的原理是使用纵向交替的PN结结构代替穿通功率器件中的均匀低掺杂高阻漂移层作为电压支持层。根据理论及实际工艺实践表明，超级结金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）的导通电阻Ron相比传统MOSFET的降低了5-10倍。传统的超级结结构主要包括两大类，一类是外延后进行光刻和注入P型杂质、多次反复该过程得到NP交错的超结柱；另一类是一次长出需要厚度的N型外延层，然后在外延层中刻蚀得到深沟槽，再于槽中形成P型硅，从而得到类似的超级结结构。 

图1是一传统的超级结结构MOSFET器件的剖视图，N-漂移引入的P-柱区10位于P型体区20的正下方并且与P型体区20直接相连。发明人经实验和研究发现，这种结构中，首先，如果P柱区与上方的P体区产生明显的偏差，便会对产品性能产生显著的影响，因此，这种结构限制了P-柱区10的位置，增大了工艺实现的难度；其次，对应于每种不同的产品规格（电流能力及耐压水平），需要对应的超级结漂移区结构与之匹配。因此，这种传统的超级结结构在工艺 上实现起来难度较大，不具备通用性。 

发明内容

基于此，有必要提供一种生产工艺实现起来难度较低的具非对准型超级结结构的半导体器件。 

一种具非对准型超级结结构的半导体器件，包括：衬底；外延层，设于所述衬底上，为第一掺杂类型；柱区，设于所述外延层内，为第二掺杂类型；掺杂区，设于所述柱区上方，为第二掺杂类型；金属电极，设于掺杂区上；所述柱区和掺杂区之间被所述外延层所隔断而无直接接触，所述柱区和掺杂区相距最近处的垂直距离为2至10微米。 

在其中一个实施例中，所述外延层包括柱区外延层和设于柱区外延层上的正面工艺外延层，所述正面工艺外延层的厚度为5至15微米。 

在其中一个实施例中，所述半导体器件是沟槽栅极功率金属半导体氧化物场效应管，所述衬底为第一掺杂类型的衬底，所述掺杂区为体区，所述沟槽栅极功率金属半导体氧化物场效应管还包括：源极区，设于所述体区内，为第一掺杂类型；沟槽栅极，贯穿所述体区、伸入所述正面工艺外延层；栅绝缘介质层，包围所述沟槽栅极；所述金属电极覆盖于所述栅绝缘介质层上。 

在其中一个实施例中，所述半导体器件是平面栅极功率金属半导体氧化物场效应管，所述衬底为第一掺杂类型的衬底，所述掺杂区为体区，所述平面栅极功率金属半导体氧化物场效应管还包括：源极区，设于所述体区内，为第一掺杂类型；栅极，设于所述正面工艺外延层和体区上；栅绝缘介质层，包围所述沟槽栅极；所述金属电极覆盖于所述栅绝缘介质层上。 

在其中一个实施例中，所述半导体器件是沟槽栅极功率绝缘栅双极型晶体管，所述衬底为第二掺杂类型的衬底，所述掺杂区为体区，所述沟槽栅极功率绝缘栅双极型晶体管还包括：源极区，设于所述体区内，为第一掺杂类型；沟槽栅极，贯穿所述体区、伸入所述正面工艺外延层；栅绝缘介质层，包围所述沟槽栅极；所述金属电极覆盖于所述栅绝缘介质层上。 

在其中一个实施例中，所述半导体器件是平面栅极功率绝缘栅双极型晶体 管，所述衬底为第二掺杂类型的衬底，所述掺杂区为体区，所述平面栅极功率绝缘栅双极型晶体管还包括：源极区，设于所述体区内，为第一掺杂类型；栅极，设于所述正面工艺外延层和体区上；栅绝缘介质层，包围所述沟槽栅极；所述金属电极覆盖于所述栅绝缘介质层上。 

在其中一个实施例中，所述半导体器件是功率平面二极管，所述衬底为第一掺杂类型的衬底。 

还有必要提供一种具非对准型超级结结构的半导体器件的制造方法。