[发明专利]高深宽比的超结功率半导体结构及其制造方法

权利要求书

1.一种高深宽比的超结功率半导体结构，包括漏极金属（1）、位于漏极金属（1）上的第一导电类型单晶硅衬底（2）及位于第一导电类型单晶硅衬底（2）上的第一导电类型第一单晶硅外延层（3），在所述第一导电类型第一单晶硅外延层（3）内设置第二导电类型柱（4），在相邻的第二导电类型柱（4）之间设置第一导电类型单晶硅柱（5），在所述第二导电类型柱（4）的上方设有第二导电类型单晶硅体区（7），在所述的第二导电类型单晶硅体区（7）内设有第一导电类型单晶硅源区（8）和第二导电类型单晶硅源区（13），在第一导电类型单晶硅柱（5）的上方设有栅氧层（9），在所述栅氧层（9）的上方设有栅极多晶硅（10），在所述栅极多晶硅（10）以及第二导电类型单晶硅体区（7）的上方设有绝缘介质层（11），所述绝缘介质层（11）的表面覆盖源极金属（12），所述源极金属（12）通过绝缘介质层（11）内的通孔与第一导电类型单晶硅源区（8）、第二导电类型单晶硅源区（13）欧姆接触，其特征在于，所述第二导电类型柱（4）由掺杂了第二导电类型杂质的导电多晶硅形成。

2.如权利要求1所述的高深宽比的超结功率半导体结构，其特征在于，所述第二导电类型柱（4）与第二导电类型单晶硅体区（7）之间设有导电单晶硅阱区（6），所述导电单晶硅阱区（6）由掺杂了导电杂质的单晶硅形成。

3.如权利要求1所述的高深宽比的超结功率半导体结构，其特征在于，所述第二导电类型柱（4）与第二导电类型单晶硅体区（7）之间设有第一导电类型第二单晶硅外延层（14），所述第一导电类型第二单晶硅外延层（14）由掺杂了第一导电类型杂质的单晶硅组成。

4.如权利要求1所述的高深宽比的超结功率半导体结构，其特征在于，对于N型功率半导体器件，所述第一导电类型为N型导电，所述第二导电类型为P型导电；对于P型功率半导体器件，所述第一导电类型为P型导电，所述第二导电类型为N型导电。

5.根据权利要求2所述的高深宽比的超结功率半导体结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在第一导电类型单晶硅衬底（2）上形成第一导电类型第一单晶硅外延层（3），然后选择性刻蚀出深沟槽；

步骤二：淀积第二导电类型多晶硅，将步骤一中的深沟槽填充满；

步骤三：研磨去除掉第一导电类型第一单晶硅外延层（3）上方的第二导电类型多晶硅，然后刻蚀深沟槽内部分的第二导电类型多晶硅，形成第二导电类型柱（4）；

步骤四：在器件表面生长导电外延层，将深沟槽彻底填满；

步骤五：研磨去除掉第一导电类型第一单晶硅外延层（3）上方的导电外延层；

步骤六：在导电单晶硅阱区（6）内选择性的注入第二导电类型杂质，退火后形成第二导电类型单晶硅体区（7）；

步骤七：在第一导电类型第一单晶硅外延层（3）和第二导电类型单晶硅体区（7）上方形成栅氧层（9）；

步骤八：淀积导电多晶硅；

步骤九：选择性刻蚀导电多晶硅，形成栅极多晶硅（10），然后选择性注入第一导电类型杂质，激活后形成第一导电类型单晶硅源区（8）；

步骤十：淀积绝缘介质层（11）；

步骤十一：选择性刻蚀绝缘介质层（11）与半导体，形成通孔，选择性注入第二导电类型杂质，激活后形成第二导电类型单晶硅源区（13）；

步骤十二：形成源极金属（12）和漏极金属（1）。

6.根据权利要求3所述的一种高深宽比的超结功率半导体结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在第一导电类型单晶硅衬底（2）上形成第一导电类型第一单晶硅外延层（3），然后选择性刻蚀出深沟槽；

步骤二：淀积第二导电类型多晶硅，将步骤一中的深沟槽填充满；

步骤三：研磨去除掉第一导电类型第一单晶硅外延层（3）上方的第二导电类型多晶硅，形成第二导电类型柱（4）和第一导电类型单晶硅柱（5）；

步骤四：在器件表面生长第一导电类型第二单晶硅外延层（14）；

步骤五：在第一导电类型第二单晶硅外延层（14）内选择性的注入第二导电类型杂质，退火后形成第二导电类型单晶硅体区（7）；

步骤六：在第一导电类型第二单晶硅外延层（14）和第二导电类型单晶硅体区（7）上方形成栅氧层（9）；

步骤七：淀积导电多晶硅；

步骤八：选择性刻蚀导电多晶硅，形成栅极多晶硅（10），然后选择性注入第一导电类型杂质，激活后形成第一导电类型单晶硅源区（8）；

步骤九：淀积绝缘介质层（11）；

步骤十：选择性刻蚀绝缘介质层（11）与半导体，形成通孔，选择性注入第二导电类型杂质，退火后形成第二导电类型单晶硅源区（13）；

步骤十一：形成源极金属（12）和漏极金属（1）。