一种具有超结结构的功率器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有超结结构的功率器件及其制作方法，该具有超结结构的功率器件包括位于终端区内的超结结构，所述超结结构包括至少一个第一导电类型的第一半导体柱及至少一个第二导电类型的第二半导体柱，第一半导体柱与第二半导体柱横向交替排布；超结结构还包括第二隔离层和第三隔离层，第二隔离层与第二半导体柱的一端连接；第三隔离层与第一半导体柱的一端连接。本发明专利技术所述具有超结结构的功率器件中的所述超结结构相当于多个PN结并联，其可通过较大的漏电流，从而起到对所述具有超结结构的功率器件的有源区进行保护的作用。

A power device with superjunction structure and its fabrication method

The invention discloses a power device with superjunction structure and its fabrication method. The power device with superjunction structure includes a superjunction structure located in the terminal area. The superjunction structure includes at least one first conductive type of semiconductor column and at least one second conductive type of semiconductor column. The first semiconductor column and the second semiconductor column are arranged horizontally alternately. The superjunction structure also includes a second isolation layer and a third isolation layer, the second isolation layer is connected with one end of the second semiconductor column, and the third isolation layer is connected with one end of the first semiconductor column. The superjunction structure in the power device with superjunction structure is equivalent to a plurality of PN junctions in parallel, which can protect the active region of the power device with superjunction structure through a larger leakage current.

【技术实现步骤摘要】
一种具有超结结构的功率器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种具有超结结构的功率器件及其制作方法。
技术介绍
功率器件的耐压能力主要取决于功率器件中特定PN结的反偏击穿电压，而功率器件为了得到一定的电流能力，通常由很多的元胞并联组成。在功率器件反向耐压时，由于元胞和元胞之间的横向电场相互抵消使得击穿一般不会发生在元胞内部，但是最外面的元胞会由于电场集中而发生击穿。因此就需要使用结终端来降低电场从而提高击穿电压。结终端主要分为截断型和延伸型两大类，其中延伸型是在主结边缘处设置一些延伸结构，这些结构将主结耗尽区向外扩展，从而起到降低其电场强度提高击穿电压的作用。目前常用的延伸结构结终端技术主要包括：场板技术，场限环技术，结终端扩展(JTE)技术，横向变掺杂(VLD)技术，以及降低表面电场(RESURF)技术等。目前，功率器件包括有源区和邻接所述有源区的终端区，结终端结构设置在所述终端区内的外延层中，当功率器件高压反偏时，通过所述结终端结构与所述外延层反偏PN结全部耗尽来实现耐压的。但在一些特殊的应用场合，特别是应用环境较差时，比如高温、高湿等，所述功率器件极易出现可靠性问题，表现为所述功率器件的源漏间漏电增大，击穿电压降低，严重时甚至会出现烧毁和短路。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有超结结构的功率器件，该具有超结结构的功率器件在应用环境较差时仍具有较高的可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：该具有超结结构的功率器件，包括：基片，所述基片包括第一导电类型的衬底和位于所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；所述基片上设置有有源区和邻接所述有源区的终端区；位于所述终端区内设置有贯穿所述外延层且底部连接所述衬底的沟槽；形成于所述沟槽的侧壁的第一隔离层；形成于所述沟槽内且位于所述第一隔离层之间的超结结构，所述超结结构包括至少一个第一导电类型的第一半导体柱及至少一个第二导电类型的第二半导体柱，所述第一半导体柱与所述第二半导体柱横向交替排布；所述超结结构还包括第二隔离层和第三隔离层，所述第二隔离层位于所述衬底上表面且与所述第二半导体柱的一端连接；所述第三隔离层与所述第一半导体柱的一端连接，所述第一半导体柱的另一端与所述衬底连接；连接所述第二半导体柱的另一端的第一金属层；位于所述衬底的下表面的第二金属层。相应的，本专利技术还提供一种具有超结结构的功率器件的制作方法，该具有超结结构的功率器件的制作方法包括以下步骤：S01：提供基片，所述基片包括第一导电类型的衬底和位于所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；所述基片上设置有有源区和邻接所述有源区的终端区；在所述终端区内刻蚀所述外延层形成贯穿所述外延层且底部连接所述衬底的沟槽；S02：在所述沟槽的侧壁上生长第一隔离层；S03：在所述沟槽内生长第一导电类型的第一外延层，贯穿刻蚀所述第一外延层形成至少一个深沟槽和至少一个第一半导体柱，所述深沟槽与所述第一半导体柱横向交替排布；S04：在所述深沟槽的底部生长第二隔离层；S05：在所述深沟槽内外延生长第二导电类型的第二半导体柱；S06：从所述第一半导体柱相对所述衬底的一端减薄所述第一半导体柱使得所述第一半导体柱的高度小于所述外延层的厚度同时形成位于所述第二半导体柱之间和/或位于所述第二半导体柱与所述第一隔离层之间的浅沟槽；S07：在所述浅沟槽内生长第三隔离层；S08：形成连接所述第二半导体柱相对所述第二隔离层的一端的第一金属层；S09：在所述衬底的下表面生长第二金属层。与现有技术相比，本专利技术具有下述有益效果：该具有超结结构的功率器件通过在终端区内设置由至少一个第一导电类型的第一半导体柱和至少一个第二导电类型的第二半导体柱横向交替排布而组成的超结结构，所述超结结构相当于多个PN结并联，其可通过较大的漏电流，从而起到对所述具有超结结构的功率器件的有源区进行保护的作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的具有超结结构的功率器件的剖面结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的具有超结结构的功率器件的制作方法的流程示意图；图3至图15是本专利技术一实施例提供的具有超结结构的功率器件的形成过程的剖面结构示意图。附图标记说明：A：有源区；B：终端区；10：基片；11：衬底；12：外延层；20：沟槽；30：第一隔离层；40：第一外延层；40a：深沟槽；40b：浅沟槽；41：第一半导体柱；42：第二半导体柱；43：第二隔离层；44：第三隔离层；51：第一金属层；52：第二金属层；60：介质层；60a：接触孔。具体实施方式本专利技术主要针功率器件在应用环境较差时可靠性降低的问题提供一种解决方案。为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。为方便后面的描述，特在此说明：所述第一导电类型可以为N型，那么，所述第二导电类型为P型，反之，所述第一导电类型也可以为P型，相应的，所述第二导电类型为N型。在接下来的实施例中，均以所述第一导电类型为N型及所述第二导电类型为P型为例进行描述，但并不对此进行限定。请参阅图1，一种具有超结结构的功率器件包括：基片10，所述基片10包括第一导电类型的衬底11和位于所述衬底11的上表面的第一导电类型的外延层12；所述基片10上设置有有源区A和邻接所述有源区A的终端区B。位于所述终端区B内设置有贯穿所述外延层12且底部连接所述衬底11的沟槽20；形成于所述沟槽20的侧壁的第一隔离层30；形成于所述沟槽20内且位于所述第一隔离层30之间的超结结构，所述超结结构包括至少一个第一导电类型的第一半导体柱41及至少一个第二导电类型的第二半导体柱42，所述第一半导体柱41与所述第二半导体柱42横向交替排布；所述超结结构还包括第二隔离层43和第三隔离层44，所述第二隔离层43位于所述衬底11上表面且与所述第二半导体柱42的一端连接；所述第三隔离层44与所述第一半导体柱41的一端连接，所述第一半导体柱41的另一端与所述衬底11连接；连接所述第二半导体柱42的另一端的第一金属层51；位于所述衬底11的下表面的第二金属层52。本专利技术所述具有超结结构的功率器件通过在终端区B内设置由至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超结结构的功率器件，其特征在于，包括：基片，所述基片包括第一导电类型的衬底和位于所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；所述基片上设置有有源区和邻接所述有源区的终端区；位于所述终端区内设置有贯穿所述外延层且底部连接所述衬底的沟槽；形成于所述沟槽的侧壁的第一隔离层；形成于所述沟槽内且位于所述第一隔离层之间的超结结构，所述超结结构包括至少一个第一导电类型的第一半导体柱及至少一个第二导电类型的第二半导体柱，所述第一半导体柱与所述第二半导体柱横向交替排布；所述超结结构还包括第二隔离层和第三隔离层，所述第二隔离层位于所述衬底上表面且与所述第二半导体柱的一端连接；所述第三隔离层与所述第一半导体柱的一端连接，所述第一半导体柱的另一端与所述衬底连接；连接所述第二半导体柱的另一端的第一金属层；位于所述衬底的下表面的第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种具有超结结构的功率器件，其特征在于，包括：基片，所述基片包括第一导电类型的衬底和位于所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；所述基片上设置有有源区和邻接所述有源区的终端区；位于所述终端区内设置有贯穿所述外延层且底部连接所述衬底的沟槽；形成于所述沟槽的侧壁的第一隔离层；形成于所述沟槽内且位于所述第一隔离层之间的超结结构，所述超结结构包括至少一个第一导电类型的第一半导体柱及至少一个第二导电类型的第二半导体柱，所述第一半导体柱与所述第二半导体柱横向交替排布；所述超结结构还包括第二隔离层和第三隔离层，所述第二隔离层位于所述衬底上表面且与所述第二半导体柱的一端连接；所述第三隔离层与所述第一半导体柱的一端连接，所述第一半导体柱的另一端与所述衬底连接；连接所述第二半导体柱的另一端的第一金属层；位于所述衬底的下表面的第二金属层。2.根据权利要求1所述的具有超结结构的功率器件，其特征在于，所述超结结构为环形结构。3.根据权利要求1所述的具有超结结构的功率器件，其特征在于，所述第一隔离层的厚度为1200～1500nm。4.根据权利要求1所述的具有超结结构的功率器件，其特征在于，所述第二隔离层的厚度大于所述第三隔离层的厚度。5.根据权利要求4所述的具有超结结构的功率器件，其特征在于，所述第二隔离层的厚度为1600～1800nm，所述第三隔离层的厚度为1200～1400nm。6.根据权利要求1所述的具有超结结构的功率器件，其特征在于，所述第一半导体柱的宽度为3-5um，所述第二半导体柱的宽度为2-4um。7.根据权利要求1所述的具有超...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市金鑫城纸品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44