倾斜超级结结构及其制造方法、半导体器件技术

本公开涉及倾斜超级结结构及其制造方法、半导体器件。该方法包括：形成多个掺杂层，多个掺杂层沿第一方向依次堆叠，多个掺杂层均具有第一掺杂类型，多个掺杂层的掺杂浓度依次增大；形成延伸入多个掺杂层的超级结沟槽并基于多个掺杂层得到第一柱区，其中，超级结沟槽的侧壁相对于第一方向倾斜，第一柱区包括沿第一方向依次堆叠的多个第一掺杂部；以及形成填充超级结沟槽的第二柱区，第二柱区具有第二掺杂类型。该方法可以实现性能有保障的倾斜超级结结构。结构。结构。

【技术实现步骤摘要】
倾斜超级结结构及其制造方法、半导体器件


[0001]本公开涉及半导体
，特别是涉及倾斜超级结结构及其制造方法、半导体器件。

技术介绍

[0002]半导体功率器件是电力电子设备的重要组成部分，业界对电力电子设备的控制损耗和效率提升有较高的期望。超级结器件能够突破普通器件的一维理论性能极限，在中高压领域具有很大的性能优势和应用潜力。
[0003]基于沟槽刻蚀、外延回填工艺路线制备的超级结器件具有成本低的优势，但是通过干法刻蚀形成高垂直度的超级结沟槽相对困难。
[0004]通常业界期望提升超级结沟槽的垂直度以保证超级结垂直方向上的局部电荷不平衡，但是效果并不令人满意。超级结器件的局部电荷不平衡问题严重时，横向耗尽过程变长，使得中心电场峰值升高，从而降低了超级结器件的阻断性能。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对超级结器件的局部电荷不平衡问题，提供一种倾斜超级结结构并提供一种用于制造倾斜超级结结构的方法。
[0006]本公开实施方式提供一种用于制造倾斜超级结结构的方法，该方法包括：形成多个掺杂层，多个掺杂层沿第一方向依次堆叠，多个掺杂层均具有第一掺杂类型，多个掺杂层的掺杂浓度依次增大；形成延伸入多个掺杂层的超级结沟槽并基于多个掺杂层得到第一柱区，其中，超级结沟槽的侧壁相对于第一方向倾斜，第一柱区包括沿第一方向依次堆叠的多个第一掺杂部；以及形成填充超级结沟槽的第二柱区，第二柱区具有第二掺杂类型。
[0007]本公开实施方式提供的用于制造倾斜超级结结构的方法，具有成本低、易于实施的优势，基于传统的刻蚀、外延回填工艺，可以不必过分控制超级结沟槽的侧壁斜度，通过渐变的掺杂分布方式实现了性能有保障的倾斜超级结结构。
[0008]在一些实施方式中，形成掺杂层的步骤中，根据待形成的超级结沟槽的侧壁斜度控制掺杂层的原位掺杂浓度。
[0009]该方法中可通过外延工艺实现原位掺杂，掺杂浓度可得到较精确的控制，并且通过控制掺杂层的原位掺杂浓度，可以有效地针对实际刻蚀工艺的斜度，制造性能优良的倾斜超级结结构。
[0010]在一些实施方式中，形成第二柱区的步骤包括：形成沿第一方向依次堆叠的多个第二掺杂部，多个第二掺杂部的掺杂浓度依次减小。
[0011]通过将第二柱区也设置为渐变掺杂的方式，可以丰富电荷量的控制手段，并可调节倾斜超级结结构的电性能。
[0012]在一些实施方式中，第一掺杂部的电荷量与第二柱区中对应部分的电荷量平衡。
[0013]通过保证第一掺杂部的电荷量与第二柱区中对应部分的电荷量平衡，有助于使倾
斜超级结结构具有较好的电性能。
[0014]在一些实施方式中，超级结沟槽的侧壁相对第一方向的夹角大于2
°
。
[0015]本公开实施方式可以形成侧壁斜度较大的超级结沟槽，减低工艺难度；同时可增加结构样式，适用于各类需求环境。
[0016]本公开实施方式在另一方面还提供一种用于制造倾斜超级结结构的方法，该方法包括：形成沿第一方向延伸入外延层的超级结沟槽，其中，外延层的厚度沿第一方向，超级结沟槽的侧壁相对于第一方向倾斜，外延层具有第一掺杂类型；及形成沿第一方向依次堆叠的多个掺杂部，多个掺杂部填充超级结沟槽，掺杂部具有第二掺杂类型，多个掺杂部的掺杂浓度依次减小。
[0017]本公开实施方式提供的用于制造倾斜超级结结构的方法，具有成本低、易于实施的优势，基于传统的刻蚀、外延回填工艺，可以不必过分控制超级结沟槽的侧壁斜度，通过渐变的掺杂分布方式实现了性能有保障的倾斜超级结结构。
[0018]在一些实施方式中，根据超级结沟槽的侧壁斜度控制掺杂部的原位掺杂浓度，掺杂部的电荷量与外延层中对应部分的电荷量平衡。
[0019]该方法中可通过外延工艺实现原位掺杂，掺杂浓度可得到较精确的控制，并且通过控制掺杂部的原位掺杂浓度，可以有效地针对实际刻蚀工艺的斜度，制造性能优良的倾斜超级结结构。
[0020]在一些实施方式中，超级结沟槽的侧壁相对第一方向的夹角大于2
°
。
[0021]本公开实施方式可以形成侧壁斜度较大的超级结沟槽，减低工艺难度；同时可增加结构样式，适用于各类需求环境。
[0022]本公开实施方式还提供一种倾斜超级结结构，该倾斜超级结结构包括：第一柱区，包括沿第一方向堆叠的多个第一掺杂部，第一柱区具有第一掺杂类型；及第二柱区，与第一柱区并列，第二柱区具有第二掺杂类型，第二柱区与第一柱区的界面相对第一方向倾斜，其中，沿第一方向投影面积越小的第一掺杂部具有越高的掺杂浓度。
[0023]本公开实施方式提供的倾斜超级结结构，虽然第一柱区与第二柱区的界面倾斜，但是通过渐变的掺杂浓度，有效地调节了第一柱区与第二柱区之间的电荷量差异。该倾斜超级结结构在垂直于第一方向的第二方向上电荷不平衡问题得到缓解，工作时横向耗尽过程较短，终点电场峰值得到抑制，提升了该倾斜超级结结构的阻断性能。
[0024]在一些实施方式中，第二柱区包括沿第一方向堆叠的多个第二掺杂部，沿第一方向投影面积越小的第二掺杂部具有越高的掺杂浓度。
[0025]通过在第一柱区和第二柱区都设置掺杂浓度渐变的掺杂部，可以丰富电荷量的控制手段，并可更精细地调节倾斜超级结结构的电性能。
[0026]在一些实施方式中，界面相对第一方向的夹角大于2
°
。
[0027]本公开实施方式可提供样式丰富、适用不同需求的倾斜超级结结构，所提供的倾斜超级结结构具有较低的制造成本且便于制造。
[0028]本公开实施方式还提供一种半导体器件，该半导体器件包括：前述的倾斜超级结结构；第一导电结构，位于倾斜超级结结构沿第一方向的一侧；以及第二导电结构，位于倾斜超级结结构沿第一方向的另一侧，通过倾斜超级结结构与第一导电结构电连接。
[0029]本公开实施方式提供的半导体器件具有较好的阻断性能。该半导体器件的制造成
本较低。
附图说明
[0030]图1为本公开实施方式提供的用于制造倾斜超级结结构的方法的流程框图；
[0031]图2为本公开实施方式提供的倾斜超级结结构的示意图；
[0032]图3为本公开实施方式提供的倾斜超级结结构的示意图；
[0033]图4为本公开实施方式提供的用于制造倾斜超级结结构的方法的流程框图；
[0034]图5为本公开实施方式提供的倾斜超级结结构的示意图；
[0035]图6为本公开实施方式提供的倾斜超级结结构的二维电场分布图；
[0036]图7为对比实施方式的超级结结构的二维电场分布图；
[0037]图8为图6和图7中纵轴位置的电场变化曲线；
[0038]图9为图6和图7中过中心的水平路径的电场变化曲线；
[0039]图10为本公开实施方式提供的半导体器件的结构示意图；
[0040]图11为本公开实施方式提供的半导体器件的结构示意图。
[0041]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于制造倾斜超级结结构的方法，其特征在于，包括：形成多个掺杂层，所述多个掺杂层沿第一方向依次堆叠，所述多个掺杂层均具有第一掺杂类型，所述多个掺杂层的掺杂浓度依次增大；形成延伸入所述多个掺杂层的超级结沟槽并基于所述多个掺杂层得到第一柱区，其中，所述超级结沟槽的侧壁相对于所述第一方向倾斜，所述第一柱区包括沿所述第一方向依次堆叠的多个第一掺杂部；以及形成填充所述超级结沟槽的第二柱区，所述第二柱区具有第二掺杂类型。2.根据权利要求1所述的用于制造倾斜超级结结构的方法，其中，形成所述掺杂层的步骤中，根据待形成的所述超级结沟槽的侧壁斜度控制所述掺杂层的原位掺杂浓度。3.根据权利要求1所述的用于制造倾斜超级结结构的方法，其中，形成所述第二柱区的步骤包括：形成沿所述第一方向依次堆叠的多个第二掺杂部，所述多个第二掺杂部的掺杂浓度依次减小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造倾斜超级结结构的方法，其中，所述第一掺杂部的电荷量与所述第二柱区中对应部分的电荷量平衡。5.根据权利要求1所述的用于制造倾斜超级结结构的方法，其中，所述超级结沟槽的侧壁相对所述第一方向的夹角大于2
°
。6.用于制造倾斜超级结结构的方法，其特征在于，包括：形成沿第一方向延伸入外延层的超级结沟槽，其中，所述外延层的厚度沿所述第一方向，所述超级结沟槽的侧壁相对于所述第一方向倾斜，所述外延层具有第一掺杂类型；及形成沿所述第一方向依次堆叠的多个掺杂部，所述多个掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛况，程浩远，王珩宇，任娜，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：