[发明专利]具有超结结构的半导体器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有超结结构的半导体器件，包括元胞区域，所述元胞区域包括第二导电类型的第一本体区、第一导电类型的导柱和第二导电类型的导柱，第二导电类型的导柱与位于其上的第一本体区之间具有预设的间距。将所述第二导电类型的导柱与位于其上方的第一本体区部分或者完全分离，可以有效地减小源漏极之间的电容，进而减小半导体器件的开关损耗；抑制少子注入，抑制了在反向恢复阶段的少子抽取，软化反向恢复特性，降低反向恢复阶段的损耗和电压震荡；通过控制元胞区域内的第二导电类型的导柱与位于其上方的第一本体区之间的连接面积，可以确保半导体器件的击穿发生在元胞区域内，进而提高半导体器件的耐用度。

技术领域

本发明属于半导体器件的制造领域，涉及一种具有超结结构的半导体器件及其制备方法。

背景技术

金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为N型和P型的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET。常见的N型MOSFET采用一块P型硅半导体材料作为衬底，在其上扩散形成N型区域，在顶面覆盖绝缘层，最后在N型区域上设置孔，作为电极。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS等结构。

对于普通VDMOSEFT(垂直双扩散金属氧化物场效应管)，当击穿电压要求越来越高时，导通电阻也越来越高，这就是通常所讲的对于普通VDMOSEFT而言的“硅限”。打破“硅限”的结构即为超结(Super-Junction)结构，它通常将普通VDMOSEFT的漂移区替换或者部分替换成P/N柱对依次排列的3D结构，PN结在该结构内部按一定的规律排布。

现有的具有超结结构的半导体器件中包含有元胞区域和终端区域，所述元胞区域如图1a至1b所示，其中，图1a为所述元胞区域1的纵截面示意图，图1b为图1a沿AA’方向的截面示意图。由图1a可知，所述元胞区域1包括衬底11、位于所述衬底11上的第一导电类型的外延层12、位于所述第一导电类型的外延层12内的第二导电类型的导柱14、位于所述第二导电类型的导柱14上方的第二导电类型的本体区15和位于所述第二导电类型的本体区15内的第一导电类型的源区16；所述第二导电类型的导柱14间隔分布，相连两个第二导电类型的导柱14之间的第一导电类型的外延层12为第一导电类型的导柱13，使得所述第一导电类型的导柱13与第二导电类型的导柱14沿着电流通路的方向在所述第一导电类型的外延层12内延伸，在垂直电流通路的方向交替连接设置，形成超结结构。所述第一导电类型的外延层12上形成有栅极结构17，所述栅极结构17包括位于所述第一导电类型的外延层12上的栅间介质层171、位于所述栅间介质层171上方的多晶硅栅极172和覆盖在所述多晶硅栅极172上的氧化硅层173；所述栅极结构17上形成有源极电极18，所述源极电极18与所述第一导电类型的源区16和第二导电类型的本体区15电连接。由图1a和图1b还可以看出，所述第二导电类型的导柱14与所述第二导电类型的本体区15之间直接相连接，亦即所述第二导电类型的导柱14通过所述第二导电类型的本体区15与所述源极电极18相连接，且所述第二导电类型的导柱14中各个位置离子注入的剂量尽量保持相等，没有比较明显的差距。

现有的具有超结结构的半导体器件中由于所述元胞区域1内的所述第二导电类型的导柱14通过所述第二导电类型的本体区15直接与所述源极电极18相连接，会产生如下问题：

1)使得源漏极之间引入了大量的P/N结，从而增大了源漏极之间的电容，增大了所述半导体器件的开关损耗；

2)大量的P/N结的引入，会造成大量少子的注入和过快的反向抽取，从而在反向恢复阶段造成更多的损耗以及过大的电压震荡；