[发明专利]超结结构、超结MOSFET及其制造方法

摘要

本发明公开了一种超结结构，电流流动区由交替排列的P型立柱和N型立柱组成，其P型立柱呈现非均匀的杂质分布，其N型立柱可以是均匀的也可以是非均匀的杂质分布。最终保证接近于N型重掺杂衬底的区域中，P型立柱中的P型杂质总量低于N型立柱中的N型杂质总量；接近于器件顶部区域中，P型立柱中的P型杂质总量高于N型立柱中的N型杂质总量；有一段准电荷平衡区，其P型立柱的杂质总量与N型立柱的杂质总量的差值的绝对值小于该段区间中N型立柱杂质总量的5%并包含一个完全电荷平衡的位置。本发明所述超结结构提高了器件的雪崩电流耐量及其稳定性，改善了器件击穿电压的一致性。本发明还公开了应用所述超结结构的MOS晶体管及其制造方法。

主权项

1.一种超结结构，其特征是，在N型外延层中具有多根P型立柱，每相邻的两根P型立柱之间的N型外延层作为一根N型立柱；这样在N型外延层中便形成了交替排列的P型立柱和N型立柱，即超结结构；各所述P型立柱由填充于沟槽中P型硅组成，每根P型立柱在纵向上包括多段，其中从上往下的第二段结构在顶部具有一个上宽下窄的凹槽，从上往下的第一段结构就在该凹槽内，也呈上宽下窄；所述P型立柱的每一段中，P型杂质的掺杂浓度是均匀的，从上往下每一段中的掺杂浓度递减；每根N型立柱中的掺杂浓度在纵向上是均匀的或者是非均匀的，非均匀的掺杂浓度时下方的掺杂浓度大于等于上方的掺杂浓度；在超结结构的顶部，P型立柱中P型杂质总量大于N型立柱中N型杂质总量；在超结结构的底部，P型立柱中P型杂质总量小于N型立柱中N型杂质总量；每根P型立柱在纵向上包括两段，从下往上分别称作基础P型立柱和附加P型立柱，所述附加P型立柱将基础P型立柱的顶部凹槽填充满；所述附加P型立柱的掺杂浓度为1.05～1.3倍完全电荷平衡的P型立柱的均匀掺杂浓度；所述完全电荷平衡的P型立柱的均匀掺杂浓度是指，当P型立柱均匀掺杂，使P型立柱中的P型杂质总量等于N型立柱中的N型杂质总量时，P型立柱中的掺杂浓度；所述P型立柱的底部与所述凹槽的底部之间的距离为0到0.75倍所述超结结构的纵向厚度；在超结结构中至少有一段准电荷平衡区，其P型立柱的杂质总量与N型立柱的杂质总量的差值的绝对值小于该段准电荷平衡区中N型立柱杂质总量的5%并包含一个完全电荷平衡的位置；所述准电荷平衡区的顶部位置位于所述附加P型立柱的纵向深度范围内，且在所述P型立柱或所述N型立柱的掺杂浓度的小于等于5%的工艺波动范围内，使所述准电荷平衡区的顶部位置保持在所述附加P型立柱的纵向深度范围内。