[发明专利]超结结构及其制造方法

权利要求书

1.一种超结结构，其特征在于：超结结构由多个交替排列的N型柱和P型柱组成，P型柱由填充于超结沟槽中的P型材料组成，超结沟槽形成于N型外延层中，N型柱由所述P型柱之间的所述N型外延层组成，所述N型外延层形成于半导体衬底表面；

所述超结沟槽由底部沟槽和顶部沟槽叠加而成；

所述底部沟槽和所述顶部沟槽的剖面都呈梯形，所述底部沟槽的侧面倾角为所述底部沟槽的剖面梯形的顶角，所述顶部沟槽的侧面倾角为所述顶部沟槽的剖面梯形的顶角；

所述底部沟槽的侧面倾角大于90度，所述底部沟槽的底部表面的宽度大于顶部表面的宽度；

所述顶部沟槽的侧面倾角小于90度，所述顶部沟槽的底部表面的宽度小于顶部表面的宽度；

所述超结沟槽由从远离所述半导体衬底的一面对所述N型外延层进行两次分段刻蚀形成，第一次刻蚀形成所述顶部沟槽，第二次刻蚀在所述顶部沟槽的底部形成所述底部沟槽；或者，所述N型外延层由第一N型外延层和第二N型外延层叠加而成，所述底部沟槽形成于所述第一N型外延层中且通过第二次刻蚀形成，在所述底部沟槽中填充了所述P型柱的P型材料之后形成所述第二N型外延层，所述顶部沟槽形成于所述第二N型外延层中且通过第一次刻蚀形成；

所述第一次刻蚀和所述第二次刻蚀都为干法刻蚀；

所述第一次刻蚀的刻蚀角度小于90度，使所述顶部沟槽的侧面倾角小于90度；所述第二次刻蚀的刻蚀角度大于90度，使所述底部沟槽的侧面倾角大于90度；

所述顶部沟槽的底部表面为所述底部沟槽的顶部表面，整个所述超结沟槽呈中间窄的收腰型结构，所述底部沟槽使所述超结沟槽的底部宽度增加，增加对所述N型柱底部的耗尽，提高超结结构的击穿电压范围。

2.如权利要求1所述的超结结构，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底，所述N型外延层为N型硅外延层；组成所述P型柱的P型材料为P型硅。

3.如权利要求2所述的超结结构，其特征在于：组成所述P型柱的P型硅为外延生长形成的P型硅外延层。

4.如权利要求1所述的超结结构，其特征在于：所述底部沟槽的顶部表面和底部表面之间的高度小于等于所述顶部沟槽的顶部表面和底部表面之间的高度。

5.一种超结结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供一表面形成有N型外延层的半导体衬底，光刻定义出超结沟槽的形成区域；

步骤二、根据光刻定义进行第一次刻蚀在所述N型外延层中形成顶部沟槽；所述顶部沟槽的侧面倾角小于90度，所述顶部沟槽的底部表面的宽度小于顶部表面的宽度；所述顶部沟槽的剖面呈梯形，所述顶部沟槽的侧面倾角为所述顶部沟槽的剖面梯形的顶角；

所述第一次刻蚀为干法刻蚀；所述第一次刻蚀的刻蚀角度小于90度，使所述顶部沟槽的侧面倾角小于90度；

步骤三、进行第二次刻蚀在所述顶部沟槽的底部的所述N型外延层中形成底部沟槽，由所述底部沟槽和所述顶部沟槽叠加形成所述超结沟槽；

所述底部沟槽的侧面倾角大于90度，所述底部沟槽的底部表面的宽度大于顶部表面的宽度；所述顶部沟槽的底部表面为所述底部沟槽的顶部表面；

所述底部沟槽的剖面呈梯形，所述底部沟槽的侧面倾角为所述底部沟槽的剖面梯形的顶角；

所述第二次刻蚀为干法刻蚀；所述第二次刻蚀的刻蚀角度大于90度，使所述底部沟槽的侧面倾角大于90度；

步骤四、在所述超结沟槽中填充P型材料；P型柱由填充于所述超结沟槽中的所述P型材料组成，N型柱由所述P型柱之间的所述N型外延层组成，由多个交替排列的N型柱和P型柱组成超结结构；

整个所述超结沟槽呈中间窄的收腰型结构，所述底部沟槽使所述超结沟槽的底部宽度增加，增加对所述N型柱底部的耗尽，提高超结结构的击穿电压范围。