[发明专利]超结结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超结结构，由两层超结子结构叠加而成，两层P型子柱都由填充于对应的子沟槽中的P型子外延层组成，子沟槽都为侧面倾斜且顶部宽度大于底部宽度的结构，位于底层的第一超结子结构的最佳电荷平衡加正负5％的变化范围对应的位置设置在纵向中心位置并使第一超结子结构的最大电场强度的位置趋于纵向中心位置处且具有第一值，第二超结子结构中的最大电场强度值为第二值，第一值大于第二值使整个超结单元结构的击穿位置趋于第一超结子结构的纵向中心位置处。本发明还公开了一种超结结构的制造方法。本发明能提高器件性能如击穿电压和雪崩耐量的一致性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超结(super junction)结构；本发明还涉及一种超结结构的制造方法。

背景技术

超结结构就是交替排列的N型柱和P型柱的结构。如果用超结结构来取代垂直双扩散MOS晶体管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor，VDMOS)器件中的N型漂移区，在导通状态下提供导通通路，对于N型器件，只有N型柱提供通路，P型柱不提供；在截止状态下承受反偏电压，这时P型柱和N型柱互相横向耗尽而共同承受，就形成了超结金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)。超结MOSFET能在反向击穿电压与传统的VDMOS器件一致的情况下，通过使用低电阻率的外延层，而使器件的导通电阻大幅降低。

通过在N型外延层中形成沟槽即超结沟槽，通过在沟槽中填充P型外延层，形成交替排列的PN型柱即P型柱和N型柱，是一种可以批量生产的超结的制造方法。

如果需要制造更高反偏击穿电压的器件或者更低比导通电阻(Rsp)的器件，都需要PN型柱的步进(pitch)更小，或者器件的PN型柱深度加大，在采用沟槽填充P型外延的工艺时，上述要求都会造成下面的问题，P型柱的沟槽的高宽比太高，使得沟槽的刻蚀成为问题，特别时刻蚀后，沟槽底部的刻蚀残留物不能被清洗干净，造成器件失效；二是P型柱的沟槽的高宽比太大，使得器件的外延填充变得更加困难，造成存在外延空洞或者外延填充的时间过长而增加了制造成本。因此在这些情况下，一种方法是将P型柱的形成分成多次或两次，降低每次P型柱的高宽比，使得沟槽的刻蚀，清洗和填充工艺变得可以实现，且有成本优势。当沟槽是完全垂直时，可以做到在沟槽的纵向上的各水平位置上都能实现P型柱和N型柱之间的很好的电荷平衡，因此PN型柱浓度的选择比较易于进行。但为了加快沟槽中外延的填充，会把沟槽做成一定的倾斜角，这时在PN型柱不同的水平位置，P柱宽度/N柱宽度的比都是变化的，因此如果假设N型外延层的浓度一致，则纵向上不同位置完全实现电荷平衡所需要的P型柱的掺杂浓度就不同，这时，P型柱浓度的选择的有关内容，还没有披露。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超结结构，能提高器件性能如击穿电压和雪崩耐量的一致性。为此，本发明还提供一种超结结构的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的超结结构包括：

第一N型子外延层，在所述第一N型子外延层中形成有由第一P型子柱和第一N型子柱交替排列形成第一超结子结构。

第二N型子外延层，形成于形成有所述第一超结子结构的所述第一N型子外延层的表面，在所述第二N型子外延层中形成有由第二P型子柱和第二N型子柱交替排列形成第二超结子结构。

所述第一P型子柱由填充于第一子沟槽中的第一P型子外延层组成，所述第一子沟槽形成在所述第一N型子外延层中，所述第一子沟槽的底部表面位于所述第一N型子外延层的底部表面之上，由各所述第一P型子柱之间的所述第一N型子外延层组成对应的第一N型子柱。