[发明专利]超结器件及其制造方法

权利要求书

1.一种超结器件，其特征在于，包括由P型柱和N型柱交替排列形成的超结结构；超结器件为N型器件并形成在所述超结结构上；一个所述P型柱和相邻的一个所述N型柱组成一个超结单元；

所述超结结构形成于第一N型外延层表面上方，所述第一N型外延层形成于N型高浓度掺杂的半导体衬底上，所述第一N型外延层作为所述超结结构底部的缓冲层；

所述超结单元的顶部位置上的所述P型柱的宽度小于所述N型柱的宽度且所述P型柱和所述N型柱的宽度和不变，以增加所述N型柱的体积从而降低所述超结器件的比导通电阻；

所述超结单元的顶部宽度较大的所述N型柱由填充于沟槽中的第二N型外延层组成，所述超结单元的顶部宽度较小的所述P型柱由所述沟槽之间的第一P型外延层组成，所述第一P型外延层形成于所述第一N型外延层上；所述沟槽穿过所述第一P型外延层且底部和所述第一N型外延层接触；所述沟槽的顶部开口按所述超结单元的顶部宽度较大的所述N型柱的顶部宽度设置且通过光刻定义，以降低所述沟槽的高宽比；

所述超结单元中所述P型柱的P型杂质总量和所述N型柱的N型杂质总量相匹配；所述第二N型外延层由至少两层N型外延子层叠加而成，所述第二N型外延层的第一N型外延子层形成于所述沟槽的底部表面和侧面以及所述第一N型外延子层的掺杂浓度高于所述P型柱的掺杂浓度，以同时改善超结单元的电荷平衡、减少体二极管反向恢复电流和改善器件的高温特性。

2.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：所述超结器件包括多个超结器件单元，各所述超结器件单元形成在对应的所述超结单元上；

所述超结器件单元包括P型体区，所述P型体区形成于所述P型柱的顶部并延伸到所述N型柱中。

3.如权利要求2所述的超结器件，其特征在于：所述第一N型外延层的厚度为5微米～20微米，通过所述第一N型外延层的厚度调节器件的体二极管特性，所述第一N型外延层的厚度越厚器件的体二极管特性越佳。

4.如权利要求2所述的超结器件，其特征在于：所述沟槽的侧面呈倾斜结构，所述N型柱的顶部宽度大于底部宽度，所述P型柱的顶部宽度小于底部宽度。

5.如权利要求4所述的超结器件，其特征在于：所述第一P型外延层均匀掺杂，组成所述第二N型外延层的各所述N型外延子层为均匀掺杂；

组成所述第二N型外延层的所述N型外延子层为2层，第二N型外延子层形成于所述第一N型外延子层的表面上并将所述第一N型外延子层在所述沟槽内围成的凹槽完全填充，所述第二N型外延子层的掺杂浓度低于所述P型柱的掺杂浓度；

或者，组成所述第二N型外延层的所述N型外延子层为三层以上，第二N型外延子层和所述第二N型外延子层以上的各N型外延子层依次叠加在所述第一N型外延子层的表面上并将所述第一N型外延子层在所述沟槽内围成的凹槽完全填充；所述第二N型外延子层的掺杂浓度低于所述P型柱的掺杂浓度。

6.如权利要求5所述的超结器件，其特征在于：所述超结单元中位于所述P型体区底部表面以下的所述P型柱的P型杂质总量和所述N型柱的N型杂质总量相匹配；

在所述超结单元的底部表面处所述P型柱的P型杂质量多于所述N型柱的N型杂质量；

在所述P型体区的底部表面处所述P型柱的P型杂质量少于所述N型柱的N型杂质量。

7.如权利要求6所述的超结器件，其特征在于：所述第一N型外延层同时形成从底部对所述P型柱的P型杂质进行耗尽的补偿结构，以补偿所述超结单元底部的所述P型柱的P型杂质量大于所述N型柱的N型杂质量对击穿电压降低的影响；

所述P型体区同时形成从顶部对所述N型柱的N型杂质进行耗尽的补偿结构，以补偿所述超结单元顶部的所述P型柱的P型杂质量小于所述N型柱的N型杂质量对击穿电压降低的影响。