超结器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超结器件，包括：N型外延层分成上下两部分；超结结构的P型柱由填充于形成于N型外延层中的超结沟槽中的P型外延层组成；上部分的掺杂浓度比下部分的掺杂浓度淡10％以上，通过下部分和P型柱的掺杂浓度相匹配，能使P型柱的匹配的变化范围位于和击穿电压的二次曲线的左右两侧；上部分较淡的掺杂使P型柱在匹配的变化范围内的掺杂浓度都大于上部分的掺杂浓度，使N型柱的上部分在耗尽时形成的耗尽区由P型柱的耗尽决定。本发明专利技术还公开了一种超结器件的制造方法。本发明专利技术能提升器件的EAS能力和EAS的面内均匀性，还能同时扩大了击穿电压的工艺窗口。

Over junction device and method of manufacturing the same

The invention discloses a super junction device, including: N type epitaxial layer is divided into two parts; P type column super junction structure by filling P type epitaxial layer formed in the trench in super junction N epitaxial layer in the composition; the doping concentration on the part of the lower part of the light doping concentration ratio of 10% above, by matching the doping concentration and the P type column, two curve can make changes, is located in the P column and the breakdown voltage of the left and right sides; on the part of the lighter doped P column concentration changes in the range matching the doping concentration is greater than the parts. The upper part of the N type column formation of a depletion region in the depletion depletion is decided by the P column. The invention also discloses a manufacturing method of the super junction device. The invention can enhance the EAS capability of the device and the in-plane uniformity of the EAS, and can also enlarge the process window of the breakdown voltage.

【技术实现步骤摘要】
超结器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超结沟槽型超结；本专利技术还涉及一种超结沟槽型超结的制造方法。
技术介绍
超结为由形成于半导体衬底中的交替排列的P型薄层也称P型柱(Pillar)和N型薄层也称N型柱组成，利用P型薄层和N型薄层完成匹配形成的耗尽层来支持反向耐压同时保持较小的导通电阻。超结的PN间隔的Pillar结构是超结的最大特点。在超结器件应用时，其单脉冲雪崩击穿能量(EAS)能力作为器件鲁棒性(robust)的关键性能之一，非常重要，EAS能力差的器件，往往容易在使用中失效，严重时甚至产生炸机现象。所以EAS能力的提升，对于提升超结器件的耐用性甚为关键。在超结器件中，器件的击穿电压(BV)和P-Pillar即P型柱的浓度存在一个二次曲线的关系。如果只关注静态参数BV和导通电阻(Ron)，那么在P-Pillar偏浓和偏淡的一定范围之内，只要BV满足需求，器件就应该是可以使用的。但是在实际生产中却往往只能使用二次曲线P-Pillar的偏右部分。这是因为在测试中发现，在最佳点偏左部分(P-Pillar偏淡)，EA能力恶化非常严重。这就大大地限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超结器件，其特征在于，包括：N型外延层，所述N型外延层根据掺杂浓度的不同分成上下两部分；P型柱由填充于形成于所述N型外延层的超结沟槽中的P型外延层组成，N型柱由各所述P型柱之间所述N型外延层组成；由所述P型柱和所述N型柱交替排列形成超结结构；所述P型柱和所述N型柱的下部分的掺杂浓度相匹配，匹配的变化范围为所述P型柱的掺杂浓度为所述N型柱的掺杂浓度的正负10％，正负10％的所述P型柱和所述N型柱的匹配的变化范围使超结器件的击穿电压的工艺窗口提高；所述N型外延层的上部分的掺杂浓度比下部分的掺杂浓度淡10％以上，使所述P型柱在匹配的变化范围内的掺杂浓度都大于所述N型柱的上部分的掺杂浓度，所述P型...

【技术特征摘要】
1.一种超结器件，其特征在于，包括：N型外延层，所述N型外延层根据掺杂浓度的不同分成上下两部分；P型柱由填充于形成于所述N型外延层的超结沟槽中的P型外延层组成，N型柱由各所述P型柱之间所述N型外延层组成；由所述P型柱和所述N型柱交替排列形成超结结构；所述P型柱和所述N型柱的下部分的掺杂浓度相匹配，匹配的变化范围为所述P型柱的掺杂浓度为所述N型柱的掺杂浓度的正负10％，正负10％的所述P型柱和所述N型柱的匹配的变化范围使超结器件的击穿电压的工艺窗口提高；所述N型外延层的上部分的掺杂浓度比下部分的掺杂浓度淡10％以上，使所述P型柱在匹配的变化范围内的掺杂浓度都大于所述N型柱的上部分的掺杂浓度，所述P型柱的掺杂浓度大于所述N型柱的上部分的掺杂浓度的设置使所述N型柱的上部分在耗尽时形成的耗尽区由所述P型柱的耗尽决定，从而提升器件的EAS能力以及提升EAS的面内均匀性。2.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：所述N型外延层的上部分的深度为0.5μm～20μm。3.如权利要求2所述的超结器件，其特征在于：所述N型外延层的上部分的深度为5μm。4.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：所述N型外延层的上部分的掺杂浓度比下部分的掺杂浓度淡20％～30％。5.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：超结器件为沟槽栅超结器件，还包括：体区，由形成于所述超结结构的表面的P阱组成；源区，由形成于所述体区表面的N+区组成；栅极结构，包括形成于所述N型柱顶部区域的栅极沟槽，在所述栅极沟槽的侧面和底部表面形成有栅介质层，多晶硅栅由填充于所述栅极沟槽中的多晶硅组成；所述多晶硅栅侧面覆盖所述体区且被所述多晶硅栅侧面覆盖的所述体区表面用于形成沟道；漏区，由形成于所述N型外延层背面的N+区组成。6.如权利要求1所述的超结器件，其特征在于：超结器件为平面栅超结器件，还包括：体区，由形成于所述P型柱的表面的P阱组成，所述体区还延伸到所述P型柱两侧的所述N型柱表面；源区，由形成于所述体区表面的N+区组成；栅极结构，包括依次形成于所述体区表面的栅介质层和多晶硅栅；所述源区和所述多晶硅栅的第一侧自对准，所述多晶硅栅的第二侧延伸到所述N型柱的表面上方；所述多晶硅栅从顶部平面覆盖所述体区且被所述多晶硅栅覆盖的所述体区表面用于形成沟道；漏区，由形成于所述N型外延层背面的N+区组成。7.如权利要求5或6所述的超结器件，其特征在于：所述栅介质层为栅氧化层。8.一种超结器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一N型外延层，所述N型外延层根据掺杂浓度的不同分成上下两部分；步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述N型外延层中形成超结沟槽；步骤三、在所述超结沟槽中填充P型外延层形成P型柱；N型柱由各所述P型柱之间所述N型外延层组成；由所述P型柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31