本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種超結(jié)溝槽型超結(jié)；本發(fā)明還涉及一種超結(jié)溝槽型超結(jié)的制造方法。

背景技術(shù)：

超結(jié)為由形成于半導(dǎo)體襯底中的交替排列的p型薄層也稱p型柱(pillar)和n型薄層也稱n型柱組成，利用p型薄層和n型薄層完成匹配形成的耗盡層來支持反向耐壓同時保持較小的導(dǎo)通電阻。

超結(jié)的pn間隔的pillar結(jié)構(gòu)是超結(jié)的最大特點(diǎn)。在超結(jié)器件應(yīng)用時，其單脈沖雪崩擊穿能量(eas)能力作為器件魯棒性(robust)的關(guān)鍵性能之一，非常重要，eas能力差的器件，往往容易在使用中失效，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生炸機(jī)現(xiàn)象。所以eas能力的提升，對于提升超結(jié)器件的耐用性甚為關(guān)鍵。

在超結(jié)器件中，器件的擊穿電壓(bv)和p-pillar即p型柱的濃度存在一個二次曲線的關(guān)系。如果只關(guān)注靜態(tài)參數(shù)bv和導(dǎo)通電阻(ron)，那么在p-pillar偏濃和偏淡的一定范圍之內(nèi)，只要bv滿足需求，器件就應(yīng)該是可以使用的。但是在實(shí)際生產(chǎn)中卻往往只能使用二次曲線p-pillar的偏右部分。這是因?yàn)樵跍y試中發(fā)現(xiàn)，在最佳點(diǎn)偏左部分(p-pillar偏淡)，ea能力惡化非常嚴(yán)重。這就大大地限制了生產(chǎn)的工藝窗口(margin)，對生產(chǎn)安排和器件良品率非常不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超結(jié)器件，能提升eas能力以及能擴(kuò)大擊穿電壓的工藝窗口。為此，本發(fā)明還提供一種超結(jié)器件的制造方法。

本發(fā)明提供的超結(jié)器件包括：

n型外延層，所述n型外延層根據(jù)摻雜濃度的不同分成上下兩部分。

p型柱由填充于形成于所述n型外延層的超結(jié)溝槽中的p型外延層組成，n型柱由各所述p型柱之間所述n型外延層組成；由所述p型柱和所述n型柱交替排列形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述p型柱和所述n型柱的下部分的摻雜濃度相匹配，匹配的變化范圍為所述p型柱的摻雜濃度為所述n型柱的摻雜濃度的正負(fù)10％，正負(fù)10％的所述p型柱和所述n型柱的匹配的變化范圍使超結(jié)器件的擊穿電壓的工藝窗口提高。

所述n型外延層的上部分的摻雜濃度比下部分的摻雜濃度淡10％以上，使所述p型柱在匹配的變化范圍內(nèi)的摻雜濃度都大于所述n型柱的上部分的摻雜濃度，所述p型柱的摻雜濃度大于所述n型柱的上部分的摻雜濃度的設(shè)置使所述n型柱的上部分在耗盡時形成的耗盡區(qū)由所述p型柱的耗盡決定，從而提升器件的eas能力以及提升eas的面內(nèi)均勻性。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的深度為0.5μm～20μm。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的深度為5μm。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的摻雜濃度比下部分的摻雜濃度淡20％～30％。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，超結(jié)器件為溝槽柵超結(jié)器件，還包括：

體區(qū)，由形成于所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面的p阱組成。

源區(qū)，由形成于所述體區(qū)表面的n+區(qū)組成。

柵極結(jié)構(gòu)，包括形成于所述n型柱頂部區(qū)域的柵極溝槽，在所述柵極溝槽的側(cè)面和底部表面形成有柵介質(zhì)層，多晶硅柵由填充于所述柵極溝槽中的多晶硅組成；所述多晶硅柵側(cè)面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵側(cè)面覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

漏區(qū)，由形成于所述n型外延層背面的n+區(qū)組成。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，超結(jié)器件為平面柵超結(jié)器件，還包括：

體區(qū)，由形成于所述p型柱的表面的p阱組成，所述體區(qū)還延伸到所述p型柱兩側(cè)的所述n型柱表面。

源區(qū)，由形成于所述體區(qū)表面的n+區(qū)組成。

柵極結(jié)構(gòu)，包括依次形成于所述體區(qū)表面的柵介質(zhì)層和多晶硅柵；所述源區(qū)和所述多晶硅柵的第一側(cè)自對準(zhǔn)，所述多晶硅柵的第二側(cè)延伸到所述n型柱的表面上方；所述多晶硅柵從頂部平面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

漏區(qū)，由形成于所述n型外延層背面的n+區(qū)組成。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的超結(jié)器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一、提供一n型外延層，所述n型外延層根據(jù)摻雜濃度的不同分成上下兩部分。

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述n型外延層中形成超結(jié)溝槽。

步驟三、在所述超結(jié)溝槽中填充p型外延層形成p型柱；n型柱由各所述p型柱之間所述n型外延層組成；由所述p型柱和所述n型柱交替排列形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述p型柱和所述n型柱的下部分的摻雜濃度相匹配，匹配的變化范圍為所述p型柱的摻雜濃度為所述n型柱的摻雜濃度的正負(fù)10％，正負(fù)10％的所述p型柱和所述n型柱的匹配的變化范圍使超結(jié)器件的擊穿電壓的工藝窗口提高。

所述n型外延層的上部分的摻雜濃度比下部分的摻雜濃度淡10％以上，使所述p型柱在匹配的變化范圍內(nèi)的摻雜濃度都大于所述n型柱的上部分的摻雜濃度，所述p型柱的摻雜濃度大于所述n型柱的上部分的摻雜濃度的設(shè)置使所述n型柱的上部分在耗盡時形成的耗盡區(qū)由所述p型柱的耗盡決定，從而提升器件的eas能力以及提升eas的面內(nèi)均勻性。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的深度為0.5μm～20μm。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的深度為5μm。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述n型外延層的上部分的摻雜濃度比下部分的摻雜濃度淡20％～30％。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，超結(jié)器件為溝槽柵超結(jié)器件，還包括如下步驟：

步驟四、采用離子注入加推阱工藝在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成p阱，由所述p阱組成體區(qū)。

步驟五、在所述體區(qū)表面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成源區(qū)。

步驟六、形成柵極結(jié)構(gòu)，包括：

采用光刻刻蝕工藝在所述n型柱頂部區(qū)域形成柵極溝槽。

在所述柵極溝槽的側(cè)面和底部表面形成柵介質(zhì)層。

在形成有所述柵介質(zhì)層的所述柵極溝槽中填充多晶硅形成多晶硅柵；所述多晶硅柵側(cè)面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵側(cè)面覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

步驟七、對所述n型外延層進(jìn)行背面減薄，在減薄后的所述n型外延層背面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成漏區(qū)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，超結(jié)器件為平面柵超結(jié)器件，還包括：

步驟四、采用離子注入加推阱工藝在所述p型柱的表面形成p阱，所述p阱還延伸到所述p型柱兩側(cè)的所述n型柱表面，由所述p阱組成體區(qū)。

步驟五、形成柵極結(jié)構(gòu)，包括：

在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面依次形成柵介質(zhì)層和多晶硅柵。

采用光刻工藝定義出所述柵極結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域，采用刻蝕工藝將所述柵極結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域外的所述柵介質(zhì)層和所述多晶硅柵去除，刻蝕后所述多晶硅柵形成位于所述體區(qū)的表面上方且所述多晶硅柵的第二側(cè)延伸到所述n型柱的表面上方；所述多晶硅柵從頂部平面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

步驟六、在所述體區(qū)表面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成源區(qū)；所述源區(qū)和所述多晶硅柵的第一側(cè)自對準(zhǔn)。

步驟七、對所述n型外延層進(jìn)行背面減薄，在減薄后的所述n型外延層背面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成漏區(qū)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。

本發(fā)明通過將n型外延層分成摻雜濃度不同的上下兩部分，上部分位于n型外延層的表面且摻雜濃度更低，通過上部分的設(shè)置，能使得p型柱的摻雜濃度在其匹配的變化范圍內(nèi)都大于由n型外延層組成的n型柱的上部分的摻雜濃度，這樣能夠保證n型柱的上部分在耗盡時形成的耗盡區(qū)由p型柱的耗盡決定，也即基本上會從柵極結(jié)構(gòu)對n型柱的上部分進(jìn)行耗盡，從而能避免柵極結(jié)構(gòu)參與n型柱的耗盡時使柵極結(jié)構(gòu)電場強(qiáng)度增加并進(jìn)而增加吸附的雪崩電流的缺陷，也即本發(fā)明能使柵極結(jié)構(gòu)很少的參與n型柱的耗盡，從而能減少柵極結(jié)構(gòu)附近的電場強(qiáng)度，從而能降低通過柵極結(jié)構(gòu)吸附的雪崩電流，從而能提升器件的eas能力；另外，不管p型柱的摻雜濃度由于工藝波動的原因如果變化，在p型柱的摻雜濃度的匹配的變化范圍內(nèi)，各超結(jié)器件單元的eas的能力都不會受到柵極結(jié)構(gòu)的影響，從而都保持較好的eas，從而能提升eas的面內(nèi)均勻性。

另外，本發(fā)明在提升器件的eas的能力的eas的面內(nèi)均勻性的同時，由于本發(fā)明的p型柱的摻雜濃度的變化范圍不再受到eas性能變差的限制，故p型柱的摻雜濃度的匹配的變化范圍能達(dá)到n型柱的摻雜濃度的正負(fù)10％，相對于現(xiàn)有技術(shù)中p型柱的摻雜濃度僅能選擇超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線的偏右部分的較小范圍，本發(fā)明的p型柱的摻雜濃度能同時選擇超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線的偏右和偏左部分，所以本發(fā)明擴(kuò)展了擊穿電壓對應(yīng)的p型柱的摻雜濃度的變化范圍，從而擴(kuò)大了擊穿電壓的工藝窗口。

由上可知，本發(fā)明能夠在保持高bv的同時，獲得更好的eas值，將eas變好和bv變差的蹺蹺板拆開，排除相互影響，進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。不僅能夠獲得極大的調(diào)節(jié)空間，大幅提升eas能力，而且能夠效果顯著地改善eas的面內(nèi)均勻性，擴(kuò)大bv的一般的生產(chǎn)窗口。對于提升器件魯棒性(robust)性能和提升工藝平臺可生產(chǎn)性有著非常重要的意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是現(xiàn)有超結(jié)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線；

圖3a是現(xiàn)有超結(jié)器件的雪崩擊穿電流密度的仿真圖；

圖3b是圖3a中標(biāo)記301所示區(qū)域的放大圖；

圖3c是圖3b中標(biāo)記302所對應(yīng)的線段區(qū)域內(nèi)的不同的p型柱的摻雜濃度條件下的雪崩擊穿電流密度隨位置的仿真曲線；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中n型外延層的摻雜濃度曲線示意圖；

圖6a是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的雪崩擊穿電流密度的仿真圖；

圖6b是圖6a中標(biāo)記402所對應(yīng)的線段區(qū)域內(nèi)的不同的p型柱的摻雜濃度條件下的雪崩擊穿電流密度隨位置的仿真曲線；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是通過研究超結(jié)器件的擊穿電壓，p-pillar濃度，eas能力等參數(shù)之間的相互影響關(guān)系并深入分析它們之間的相互作用關(guān)系而得到的，故在具體說明本發(fā)明實(shí)施例器件結(jié)構(gòu)之前，先對現(xiàn)有超結(jié)器件做如下說明：

如圖1所示，是現(xiàn)有超結(jié)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有超結(jié)器件包括：

n型外延層如n型硅外延層101，在n型外延層101中形成有多個深溝槽即超結(jié)溝槽，在超結(jié)溝槽中填充有p型外延層如p型硅外延層并由該p型外延層組成p型柱102，各p型柱102之間的n型外延層101組成n型柱101，圖1中僅顯示了一個p型柱102，實(shí)際上p型柱102和n型柱101交替排列并形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

圖1所示結(jié)構(gòu)以n型溝槽柵超結(jié)器件為例進(jìn)行說明，在超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成有由p阱組成體區(qū)105，在體區(qū)105表面形成有源區(qū)106，溝槽柵形成于柵極溝槽側(cè)面和底部表面的柵介質(zhì)層如柵氧化層103和填充于柵極溝槽中的多晶硅柵104。

層間膜107覆蓋在n型外延層101的正面，接觸孔109穿過層間膜107。正面金屬層110圖形化后形成源極和柵極，源極通過接觸孔109和底部的源區(qū)106和體區(qū)105接觸，其中，在源極對應(yīng)的接觸孔109的底部還形成有由p+區(qū)組成的體區(qū)引出區(qū)108。

漏區(qū)111形成于n型外延層101的背面，在漏區(qū)111的背面形成有由背面金屬層112組成的漏極。

圖1所示的結(jié)構(gòu)中，p型柱102和n型柱101的摻雜濃度基本上是滿足二者相匹配即可，沒有特地為p型柱102和n型柱101的摻雜濃度的匹配關(guān)系進(jìn)行特別的設(shè)定，也即現(xiàn)有常規(guī)工藝中，p型柱102和n型柱101從超結(jié)溝槽的底部到頂部，二者在各位置處的摻雜濃度的匹配關(guān)系是一樣的。

如圖2所示，是現(xiàn)有超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線；曲線201即為現(xiàn)有超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線，橫坐標(biāo)為p型柱的濃度匹配度，0％表示p型柱的雜質(zhì)濃度和n型柱的雜質(zhì)濃度完全相同，從而完全匹配，即沒有n型載流子多出，也沒有p型載流子多出；大于0％表示：p型柱的雜質(zhì)濃度比n型柱的雜質(zhì)濃度大，由相鄰兩個p型柱和n型柱組成的超結(jié)單元中p型載流子會更多；大于0％表示：p型柱的雜質(zhì)濃度比n型柱的雜質(zhì)濃度大，由相鄰兩個p型柱和n型柱組成的超結(jié)單元中p型載流子會更多?？v坐標(biāo)為超結(jié)器件的擊穿電壓，可知在橫縱標(biāo)為0％時，擊穿電壓達(dá)到最大值，在大于0％和小于0％時擊穿電壓都會降低。

現(xiàn)有超結(jié)器件的形成工藝中，如形成超結(jié)結(jié)構(gòu)的超結(jié)溝槽，填充p型外延層以及提供的n型外延層本身等工藝條件都會有一定的波動，所以，做到0％的完全匹配幾乎是不可能的，故在實(shí)際中只要p型柱和n型柱兩者的匹配度在一定的范圍內(nèi)即可，通常選圖2中的p型柱的濃度匹配度在正負(fù)10％內(nèi)則認(rèn)為p型柱和n型柱兩者的摻雜濃度滿足匹配的要求。

但是實(shí)際上，圖2中在p型柱的濃度匹配度在正負(fù)10％內(nèi)時，雖然擊穿電壓能夠達(dá)到要求，但是p型柱的濃度匹配度在0％的左側(cè)即為負(fù)值也即標(biāo)記202所示區(qū)域范圍時和在右側(cè)即為正值也即標(biāo)記203所示區(qū)域范圍時，對器件的eas的能力卻有著完全不同的影響。標(biāo)記203所示區(qū)域的eas的能力較差，不能滿足器件的要求，使得p型柱的濃度匹配度只能選擇標(biāo)記202所示的右側(cè)區(qū)域，這大大縮小了器件的工藝窗口。

關(guān)于p型柱的濃度匹配度也即p型柱的摻雜濃度對eas的影響，現(xiàn)說明如下：

標(biāo)記203所示區(qū)域即為p型柱摻雜濃度較淡的區(qū)域?qū)as能力的惡化現(xiàn)象出現(xiàn)的原因和超結(jié)器件在反向耐壓時的工作機(jī)制相關(guān)，當(dāng)反向耐壓，n型外延層(nepi)101耗盡時，在靠近n型外延層i101表面附近，存在兩種耗盡機(jī)制，一是通過p型柱102和p型體區(qū)(pbody)105對n型外延層101進(jìn)行耗盡，還有一個是柵即多晶硅柵104通過柵氧化層(gox)103對n型外延層101進(jìn)行耗盡。當(dāng)p型柱102偏淡時，不能很好地保護(hù)柵，導(dǎo)致n型外延層101較多的部分需要柵參與耗盡，柵源電容(cgs)轉(zhuǎn)換為柵漏電容(cgd)，柵附近的電場也會明顯增強(qiáng)。柵參與耗盡的區(qū)域越大，在反向雪崩擊穿時，柵收集的空穴電流就越多，而被柵收集的電流只能通過體區(qū)105流入源極的接觸孔(sourcecontact)109，即成為雪崩電流ib，對于器件的eas及耐用性非常不利。

如圖3a所示，是現(xiàn)有超結(jié)器件的雪崩擊穿電流密度的仿真圖；圖3a的右下角顯示了不同顏色對應(yīng)的雪崩擊穿電流密度，x坐標(biāo)為橫向尺寸坐標(biāo)，y坐標(biāo)為垂直于n型外延層101的坐標(biāo)。圖3b是圖3a中標(biāo)記301所示區(qū)域的放大圖；圖3c是圖3b中標(biāo)記302所對應(yīng)的線段區(qū)域內(nèi)的不同的p型柱的摻雜濃度條件下的雪崩擊穿電流密度隨位置的仿真曲線；圖3c中，仿真了4中不同的p型柱的摻雜濃度下的雪崩擊穿電流密度隨位置的仿真曲線，分別如標(biāo)記303、304、305和306所示，標(biāo)記303、304、305和306對應(yīng)的p型柱的摻雜濃度依次增加，可以看出，如箭頭線307所示，表示隨著p型柱的摻雜濃度的增加，柵附近即多晶硅柵104附近的雪崩擊穿電流密度顯著減少。

由上面分析可知，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，受到圖3c所示的p型柱的摻雜濃度降低時會顯著增加雪崩擊穿電流的限制，使得圖2所示的二次曲線中，p型柱的摻雜濃度不能取較淡的左側(cè)區(qū)域即標(biāo)記203所示區(qū)域，僅能取右側(cè)區(qū)域即標(biāo)記202所示區(qū)域。而在實(shí)際的生產(chǎn)工藝中，各工藝參數(shù)的波動會上下隨機(jī)波動，只能取圖2的右側(cè)值顯然會大大降低各工藝參數(shù)的波動范圍，也即工藝的窗口(margin)會大大減少。

如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明實(shí)施例以n型溝槽柵超結(jié)器件為例進(jìn)行說明，本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件包括：

n型外延層1，所述n型外延層1根據(jù)摻雜濃度的不同分成上下兩部分。圖4中，上下部分1b用虛線aa分割表示，位于虛線aa之上的表示n型外延層1的上部分1a，位于虛線aa之下的表示n型外延層1的下部分1b。。如圖5所示，是圖4中n型外延層的摻雜濃度曲線示意圖。從曲線201看出，位于n型外延層1表面的上部分1a具有較低的摻雜濃度，位于體內(nèi)的下部分1b則具有較高的摻雜濃度。

p型柱2由填充于形成于所述n型外延層1的超結(jié)溝槽中的p型外延層組成，n型柱1由各所述p型柱2之間所述n型外延層1組成；由所述p型柱2和所述n型柱1交替排列形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述p型柱2和所述n型柱1的下部分1b的摻雜濃度相匹配，匹配的變化范圍為所述p型柱2的摻雜濃度為所述n型柱1的摻雜濃度的正負(fù)10％，正負(fù)10％的所述p型柱2和所述n型柱1的匹配的變化范圍使超結(jié)器件的擊穿電壓的工藝窗口提高。

所述n型外延層1的上部分1a的摻雜濃度比下部分1b的摻雜濃度淡10％以上，使所述p型柱2在匹配的變化范圍內(nèi)的摻雜濃度都大于所述n型柱1的上部分1a的摻雜濃度，所述p型柱2的摻雜濃度大于所述n型柱1的上部分1a的摻雜濃度的設(shè)置使所述n型柱1的上部分1a在耗盡時形成的耗盡區(qū)由所述p型柱2的耗盡決定，從而提升器件的eas能力以及提升eas的面內(nèi)均勻性。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過對所述n型外延層1的設(shè)置，能夠?qū)as變好和bv變差的蹺蹺板拆開，排除相互影響，進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述n型外延層1的上部分1a的深度為0.5μm～20μm。較佳為，所述n型外延層1的上部分1a的深度為5μm。所述n型外延層1的上部分1a的摻雜濃度比下部分1b的摻雜濃度淡20％～30％。一般表面5μm深度范圍內(nèi)的n型外延層1所對應(yīng)的導(dǎo)通電阻即ron為總體總體ron的10％以內(nèi)，表面5μm的n型外延層1變淡30％，總體ron惡化不會超過3％，但能使eas能力提升和eas面內(nèi)均勻性的提升，以及獲得非?？捎^的bv生產(chǎn)窗口。

本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件為溝槽柵超結(jié)器件，還包括：

體區(qū)5，由形成于所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面的p阱組成。

源區(qū)6，由形成于所述體區(qū)5表面的n+區(qū)組成。

柵極結(jié)構(gòu)，包括形成于所述n型柱1頂部區(qū)域的柵極溝槽，在所述柵極溝槽的側(cè)面和底部表面形成有柵介質(zhì)層3，多晶硅柵4由填充于所述柵極溝槽中的多晶硅組成；所述多晶硅柵4側(cè)面覆蓋所述體區(qū)5且被所述多晶硅柵4側(cè)面覆蓋的所述體區(qū)5表面用于形成溝道。較佳為，所述柵介質(zhì)層3為柵氧化層。

層間膜7覆蓋在n型外延層1的正面，接觸孔9穿過層間膜7。正面金屬層10圖形化后形成源極和柵極，源極通過接觸孔9和底部的源區(qū)6和體區(qū)5接觸，其中，在源極對應(yīng)的接觸孔9的底部還形成有由p+區(qū)組成的體區(qū)引出區(qū)8。柵極通過接觸孔9和底部的多晶硅柵4接觸。

漏區(qū)11，由形成于所述n型外延層1背面的n+區(qū)組成。在漏區(qū)11的背面形成有由背面金屬層12組成的漏極。

通過本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)整后，器件在bv滿足的情況下，靠近表面位置處，由于表面位置的n型外延層1的摻雜濃度減淡即上部分1a的摻雜濃度較低，使p型柱2一直相對處于偏濃的狀態(tài)，所以柵得到了很好的保護(hù)，反向偏壓對n型外延層1進(jìn)行耗盡時，柵參與的很少，柵附近的電場較弱，吸附的雪崩電流ib也很小，所以器件擁有較強(qiáng)的eas能力。如圖6a所示，是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的雪崩擊穿電流密度的仿真圖；圖6b是圖6a中標(biāo)記402所對應(yīng)的線段區(qū)域內(nèi)的不同的p型柱的摻雜濃度條件下的雪崩擊穿電流密度隨位置的仿真曲線；圖6b中虛線403所圍的曲線包括了圖3c所示的4中p型柱的摻雜濃度對應(yīng)的曲線，可知圖6b中4根曲線都重合，且比較圖6b和圖3c所示曲線可知，本發(fā)明實(shí)施例的各p型柱的摻雜濃度對應(yīng)的雪崩擊穿電流密度都大大減少。所以器件擁有較強(qiáng)的eas能力。也即本發(fā)明實(shí)施例中，由于p型柱2在整個拉偏過程中都較表面nepi即上部分1a濃很多，所以隨著拉偏情況(匹配情況)的變化，吸附的ib雪崩電流大小變化不明顯。

如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的擊穿電壓和p型柱的濃度匹配度之間的二次曲線，p型柱的濃度匹配度的變化情況即為p型柱的拉偏情況，由于上面分析可知，本發(fā)明實(shí)施例中p型柱2在圖7的標(biāo)記502所示區(qū)域內(nèi)對應(yīng)的p型柱的濃度匹配度的變化范圍內(nèi)即正負(fù)10％的變化范圍內(nèi)都對eas沒有不利影響，故p型柱的濃度匹配度的變化范圍僅根據(jù)擊穿電壓的需要進(jìn)行設(shè)置即可，可以看出，標(biāo)記502所示區(qū)域內(nèi)的擊穿電壓都滿足要求，也即本發(fā)明實(shí)施例的p型柱的濃度匹配度的變化范圍為標(biāo)記502所對應(yīng)的正負(fù)10％的變化范圍，和圖2所示的標(biāo)記202所示的拉偏范圍相比，本發(fā)明實(shí)施例能大大提高擊穿電壓的工藝窗口。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過研究擊穿電壓bv，p-pillar濃度，eas能力等參數(shù)之間的相互影響關(guān)系，深入分析它們之間的相互作用關(guān)系，提出了一種簡單易行而由效果顯著的方法，能夠在保持高bv的同時，獲得更好的eas值，將eas變好和bv變差的蹺蹺板拆開，排除相互影響，進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。不僅能夠獲得極大的調(diào)節(jié)空間，大幅提升eas能力，而且能夠效果顯著地改善eas的面內(nèi)均勻性，擴(kuò)大bv的一般的生產(chǎn)窗口。對于提升器件robust性能和提升工藝平臺可生產(chǎn)性有著非常重要的意義。

在其它實(shí)施例中，超結(jié)器件也能為平面柵超結(jié)器件，還包括：

體區(qū)，由形成于所述p型柱的表面的p阱組成，所述體區(qū)還延伸到所述p型柱兩側(cè)的所述n型柱表面。

源區(qū)，由形成于所述體區(qū)表面的n+區(qū)組成。

柵極結(jié)構(gòu)，包括依次形成于所述體區(qū)表面的柵介質(zhì)層和多晶硅柵；所述源區(qū)和所述多晶硅柵的第一側(cè)自對準(zhǔn)，所述多晶硅柵的第二側(cè)延伸到所述n型柱的表面上方；所述多晶硅柵從頂部平面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

漏區(qū)，由形成于所述n型外延層背面的n+區(qū)組成。

本發(fā)明實(shí)施例超結(jié)器件的制造方法以制造圖4所示n型溝槽柵超結(jié)器件為例進(jìn)行說明，包括如下步驟：

步驟一、提供一n型外延層1，所述n型外延層1根據(jù)摻雜濃度的不同分成上下兩部分。

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述n型外延層1中形成超結(jié)溝槽。

步驟三、在所述超結(jié)溝槽中填充p型外延層形成p型柱2；n型柱1由各所述p型柱2之間所述n型外延層1組成；由所述p型柱2和所述n型柱1交替排列形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。

所述p型柱2和所述n型柱1的下部分1b的摻雜濃度相匹配，匹配的變化范圍為所述p型柱2的摻雜濃度為所述n型柱1的摻雜濃度的正負(fù)10％，正負(fù)10％的所述p型柱2和所述n型柱1的匹配的變化范圍使超結(jié)器件的擊穿電壓的工藝窗口提高。

所述n型外延層1的上部分1a的摻雜濃度比下部分1b的摻雜濃度淡10％以上，使所述p型柱2在匹配的變化范圍內(nèi)的摻雜濃度都大于所述n型柱1的上部分1a的摻雜濃度，所述p型柱2的摻雜濃度大于所述n型柱1的上部分1a的摻雜濃度的設(shè)置使所述n型柱1的上部分1a在耗盡時形成的耗盡區(qū)由所述p型柱2的耗盡決定，從而提升器件的eas能力以及提升eas的面內(nèi)均勻性。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述n型外延層1的上部分1a的深度為0.5μm～20μm。較佳為，所述n型外延層1的上部分1a的深度為5μm。所述n型外延層1的上部分1a的摻雜濃度比下部分1b的摻雜濃度淡20％～30％。

還包括如下步驟：

步驟四、采用離子注入加推阱工藝在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面形成p阱，由所述p阱組成體區(qū)5。

步驟五、在所述體區(qū)5表面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成源區(qū)6。

步驟六、形成柵極結(jié)構(gòu)，包括：

采用光刻刻蝕工藝在所述n型柱1頂部區(qū)域形成柵極溝槽。

在所述柵極溝槽的側(cè)面和底部表面形成柵介質(zhì)層3。較佳為，所述柵介質(zhì)層3為柵氧化層，采用熱氧化工藝形成。

在形成有所述柵介質(zhì)層3的所述柵極溝槽中填充多晶硅形成多晶硅柵4；所述多晶硅柵4側(cè)面覆蓋所述體區(qū)5且被所述多晶硅柵4側(cè)面覆蓋的所述體區(qū)5表面用于形成溝道。

之后，在n型外延層1的正面形成層間膜7；形成穿過層間膜7的接觸孔9的開口，進(jìn)行p+注入在源極對應(yīng)的接觸孔9的開口底部形成由p+區(qū)組成的體區(qū)引出區(qū)8；在接觸孔9的開口中填充金屬。

形成正面金屬層10，對正面金屬層10進(jìn)行圖形化形成源極和柵極，源極通過接觸孔9和底部的源區(qū)6和體區(qū)5接觸，柵極通過接觸孔9和底部的多晶硅柵4接觸。

步驟七、對所述n型外延層1進(jìn)行背面減薄，在減薄后的所述n型外延層1背面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成漏區(qū)11。在漏區(qū)11的背面形成背面金屬層12并由背面金屬層12組成的漏極。

在其它實(shí)施例方法中，也能為：超結(jié)器件為平面柵超結(jié)器件，還包括如下步驟：

步驟四、采用離子注入加推阱工藝在所述p型柱的表面形成p阱，所述p阱還延伸到所述p型柱兩側(cè)的所述n型柱表面，由所述p阱組成體區(qū)。

步驟五、形成柵極結(jié)構(gòu)，包括：

在所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的表面依次形成柵介質(zhì)層和多晶硅柵。

采用光刻工藝定義出所述柵極結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域，采用刻蝕工藝將所述柵極結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域外的所述柵介質(zhì)層和所述多晶硅柵去除，刻蝕后所述多晶硅柵形成位于所述體區(qū)的表面上方且所述多晶硅柵的第二側(cè)延伸到所述n型柱的表面上方；所述多晶硅柵從頂部平面覆蓋所述體區(qū)且被所述多晶硅柵覆蓋的所述體區(qū)表面用于形成溝道。

步驟六、在所述體區(qū)表面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成源區(qū)；所述源區(qū)和所述多晶硅柵的第一側(cè)自對準(zhǔn)。

步驟七、對所述n型外延層進(jìn)行背面減薄，在減薄后的所述n型外延層背面形成n+區(qū)并由該n+區(qū)組成漏區(qū)。

以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。