一种超结器件结构、器件及制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种超结器件结构、器件及制备方法，其中所述超结器件结构，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。本发明专利技术解决了现有技术在实现抗单粒子栅穿的同时带来的第一掺杂类型和第二掺杂类型柱区的电荷不平衡问题，提高了超结器件的动态特性，以及抗单粒子特性。

A structure, device and preparation method of superjunction device

The embodiment of the present invention provides a superjunction device structure, device and preparation method, in which the superjunction device structure includes: the first doped type column region of the substrate, the second doped type column region, the first gate, the second gate and the first drainage region; the first doped type column region and the second doped type column region are all located above the substrate, and the second doped type column region is above the substrate. The first gate and the second gate are separated between the two first doping type column regions, and are respectively arranged above the base regions of the two first doping type column regions. The top of the second doping type column region is provided with a first drainage region for guiding the charge flow direction. The invention solves the charge imbalance problem of the first doping type and the second doping type column region caused by the existing technology while realizing the resistance to single-particle gate-passing, improves the dynamic characteristics of the superjunction device and the resistance to single-particle characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种超结器件结构、器件及制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种超结器件结构及、器件及制备方法。
技术介绍
超结器件(super-junction)的漂移区由交替排列的P柱和N柱组成，当承担外部电压时，其相邻的P柱和N柱形成的PN结反偏而互相耗尽，使得漂移区近似成为本征半导体。器件的耐压只跟漂移区的长度有关，而跟漂移区的掺杂浓度无关，因此可以通过增大漂移区的掺杂浓度来降低导通电阻。超结器件同时实现了高击穿电压和低导通电阻，解决了VDMOS面临的硅极限问题，成为功率器件的里程碑式突破，从而被广泛的应用于电力电子系统、汽车电子等方面。超结器件凭借其优异的性能已经在军事和民用领域中得到了成熟的应用，而现代科技的快速发展对器件的性能提出了更高的要求。例如，航空航天等应用背景下，多种粒子和射线造成空间辐射环境极为复杂，对于超结器件在空间辐照环境下的可靠性提出了更高的要求。航天器所处的空间辐照环境十分复杂，包括来自银河宇宙射线、地球辐射带以及太阳的质子、电子和高能重离子等，由高能重离子打入器件造成的单粒子烧毁效应(SEB)和单粒子栅穿效应(SEGR)是导致器件发生单粒子失效的两大原因。目前，可通过增加P基区的掺杂浓度和P+柱的深度来降低P区电阻，使得空穴电流流经P基区的压降减小，从而达不到寄生晶体管的开启要求，如图1所示，P+柱由3um增厚为5um(其中a结构为改进前，b结构为改进后)。但是，向下扩展P+柱会影响超结器件P柱和N柱的电荷平衡，从而降低器件的击穿电压，不仅对于超结器件的动态特性造成影响，而且抗单粒子性能也较弱。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种超结器件结构、器件及制备方法，解决了现有技术在实现抗单粒子栅穿的同时带来的第一掺杂类型柱区和第二掺杂类型柱区的电荷不平衡问题，提高了超结器件的动态特性以及抗单粒子特性。第一方面，本申请的一实施例提供如下技术方案：一种超结器件结构，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。优选的，所述第一掺杂类型柱区为P型掺杂，所述第一引流区为P型区。优选的，所述第一掺杂类型柱区为N型掺杂，所述第一引流区为N型区。优选的，所述第一引流区为沟槽式的肖特基接触。优选的，还包括：第二引流区，两个所述第一掺杂类型柱区的基区下方均设置有所述第二引流区。优选的，两个所述第二引流区向相互靠近的方向延伸。优选的，包括缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底与所述第一掺杂类型柱区与所述第二掺杂类型柱区之间。第二方面，基于同一专利技术构思，本申请的一实施例提供如下技术方案：一种超结器件，包括：两个以上的如第一方面所述的超结器件结构，多个所述超结器件结构排列成排，每个超结器件结构的第一掺杂类型柱区与其相邻的超结器件结构的第一掺杂类型柱区相接。第三方面，基于同一专利技术构思，本申请的一实施例提供如下技术方案：一种超结器件结构的制备方法，用于制造第一方面所述的超结器件结构，对一完整的栅极的中间位置进行刻蚀，将所述栅极分割为第一栅极与第二栅极。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术提供的一种超结器件结构、器件及制备方法，与现有技术相比，其中超结器件结构，通过在第二掺杂类型柱区的顶部位置设置第一引流区，可用于引导电荷的流向。并且在第一栅极和第二栅极分别隔离位于两个第一掺杂类型柱区的基区上方，因此在第一引流区上方无栅极，在高能重离子打入第二掺杂类型柱区后形成的大量电荷可被第一引流区进行引流，避免电荷聚集在栅极下方引发的栅极击穿。因此，本专利技术在实现抗单粒子栅穿的同时，解决了现有技术P柱区(第一掺杂柱区/第二掺杂柱区)和N柱区(第一掺杂柱区/第二掺杂柱区)的电荷不平衡问题，提高了超结器件的动态特性以及抗单粒子特性。使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1是现有技术中超结器件结构的结构示意图。图2是本专利技术较佳实施例提供的第一种超结器件结构的结构示意图；图3是本专利技术较佳实施例提供的第二种超结器件结构的结构示意图；图4是本专利技术较佳实施例提供的第三种超结器件结构的结构示意图；图5是本专利技术较佳实施例提供的第三种超结器件结构中的空穴流向示意图；图6是本专利技术较佳实施例提供的第四种超结器件结构的结构示意图；图7是本专利技术较佳实施例提供的超结器件的结构示意图。图标：100-超结器件结构；200-超结器件结构；300-超结器件结构；400-超结器件结构；500-超结器件；11-衬底；12-第一掺杂类型柱区；121-基区；122-源区；14-第二掺杂类型柱区；15-第一栅极；16-第二栅极；17-绝缘层；18-第一引流区；21-第二引流区；31-缓冲层；301-空穴流向。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参照图2，图2示出了本专利技术的一实施例提供的一种超结器件结构100的截面结构。该超结器件结构100，包括：衬底11、第一掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结器件结构，其特征在于，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。

【技术特征摘要】
1.一种超结器件结构，其特征在于，包括：衬底第一掺杂类型柱区、第二掺杂类型柱区、第一栅极、第二栅极以及第一引流区；所述第一掺杂类型柱区、所述第二掺杂类型柱区均设置在所述衬底上方，所述第二掺杂类型柱区位于两个所述第一掺杂类型柱区之间，所述第一栅极和所述第二栅极隔离，且分别设置在两个所述第一掺杂类型柱区的基区上方，所述第二掺杂类型柱区的顶端设置有用于引导电荷流向的第一引流区。2.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述第一掺杂类型柱区为P型掺杂，所述第一引流区为P型区。3.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述第一掺杂类型柱区为N型掺杂，所述第一引流区为N型区。4.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述第一引流区为沟槽式的肖特基接触。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，王立新，宋李梅，罗家俊，韩郑生，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11