[发明专利]一种超结器件结构、器件及制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种超结器件结构、器件及制备方法，其中所述超结器件结构，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。本发明解决了现有技术在实现抗单粒子栅穿的同时带来的第一掺杂类型和第二掺杂类型柱区的电荷不平衡问题，提高了超结器件的动态特性，以及抗单粒子特性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种超结器件结构及、器件及制备方法。

背景技术

超结器件(super-junction)的漂移区由交替排列的P柱和N柱组成，当承担外部电压时，其相邻的P柱和N柱形成的PN结反偏而互相耗尽，使得漂移区近似成为本征半导体。器件的耐压只跟漂移区的长度有关，而跟漂移区的掺杂浓度无关，因此可以通过增大漂移区的掺杂浓度来降低导通电阻。超结器件同时实现了高击穿电压和低导通电阻，解决了VDMOS面临的硅极限问题，成为功率器件的里程碑式突破，从而被广泛的应用于电力电子系统、汽车电子等方面。

超结器件凭借其优异的性能已经在军事和民用领域中得到了成熟的应用，而现代科技的快速发展对器件的性能提出了更高的要求。例如，航空航天等应用背景下，多种粒子和射线造成空间辐射环境极为复杂，对于超结器件在空间辐照环境下的可靠性提出了更高的要求。航天器所处的空间辐照环境十分复杂，包括来自银河宇宙射线、地球辐射带以及太阳的质子、电子和高能重离子等，由高能重离子打入器件造成的单粒子烧毁效应(SEB)和单粒子栅穿效应(SEGR)是导致器件发生单粒子失效的两大原因。

目前，可通过增加P基区的掺杂浓度和P+柱的深度来降低P区电阻，使得空穴电流流经P基区的压降减小，从而达不到寄生晶体管的开启要求，如图1所示，P+柱由3um增厚为5um(其中a结构为改进前，b结构为改进后)。但是，向下扩展P+柱会影响超结器件P柱和N柱的电荷平衡，从而降低器件的击穿电压，不仅对于超结器件的动态特性造成影响，而且抗单粒子性能也较弱。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种超结器件结构、器件及制备方法，解决了现有技术在实现抗单粒子栅穿的同时带来的第一掺杂类型柱区和第二掺杂类型柱区的电荷不平衡问题，提高了超结器件的动态特性以及抗单粒子特性。

第一方面，本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种超结器件结构，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。

优选的，所述第一掺杂类型柱区为P型掺杂，所述第一引流区为P型区。

优选的，所述第一掺杂类型柱区为N型掺杂，所述第一引流区为N型区。

优选的，所述第一引流区为沟槽式的肖特基接触。

优选的，还包括：第二引流区，两个所述第一掺杂类型柱区的基区下方均设置有所述第二引流区。

优选的，两个所述第二引流区向相互靠近的方向延伸。

优选的，包括缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底与所述第一掺杂类型柱区与所述第二掺杂类型柱区之间。

第二方面，基于同一发明构思，本申请的一实施例提供如下技术方案：