>[0036]圖12a至圖12b為通過多次外延、光刻和注入工藝形成埋層的過程示意圖。
[0037]圖13a至圖13e為通過溝槽刻蝕和外延填充工藝形成超級結器件層的過程示意圖。
[0038]圖14a至圖14d為通過多次外延、光刻和注入工藝形成超級結器件層的過程示意圖。
[0039]圖15為本發(fā)明實施例的超級結半導體器件的形成方法的流程示意圖。
[0040]圖16a至圖16d為本發(fā)明實施例的超級結半導體器件的形成方法的具體過程示意圖。
[0041]圖17為本發(fā)明第一具體實施例的超級結半導體器件的形成方法的流程示意圖。
[0042]圖18為本發(fā)明第二具體實施例的超級結半導體器件的形成方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0044]本發(fā)明第一方面提出一種超級結半導體器件，可以包括:半導體襯底1、位于半導體襯底I之上的埋層2，以及位于埋層2之上的超級結器件層3。埋層2包括交替排列的、沿第一方向延伸的多個P型條狀埋區(qū)和多個N型條狀埋區(qū)，P型條狀埋區(qū)和N型條狀埋區(qū)的摻雜濃度基本一致(指摻雜濃度在同一數(shù)量級)。超級結器件層3底部包括交替排列的、沿第二方向延伸的多個P型條狀摻雜區(qū)和多個N型條狀摻雜區(qū)，P型條狀摻雜區(qū)和N型條狀摻雜區(qū)的摻雜濃度基本一致。需要說明的是，第一方向與第二方向相交，是出于電場擴展的需要，以保證埋層2中的P型條狀埋區(qū)和超級結器件層3中的P型條狀摻雜區(qū)能夠局部相互接觸，埋層2中的N型條狀埋區(qū)和超級結器件層3中的N型條狀摻雜區(qū)也能夠局部相互接觸，同時還能使超級結器件中的電場均勻分布。需要說明的是，超級結器件層3中除了底部的超級結結構之外，通常還包括超級結結構上方的器件結構和終端結構。本領域技術人員能夠根據(jù)實際情況靈活設計該器件結構和終端結構，相關細節(jié)本文不贅述。
[0045]為使本領域技術人員更好地理解，下面申請人結合圖5-圖10介紹兩個具體實施示例來進一步說明本發(fā)明的超級結器件。
[0046]圖5為具體實施示例一本發(fā)明溝槽柵型MOSFET器件的三維結構示意圖。圖6為如圖5所示器件的A-A’剖面示意圖。圖7為如圖5所示器件的B-B’剖面示意圖。如圖5-圖7所示，該實施示例一的器件結構中，垂直方向分為半導體襯底1、埋層2和超級結器件層3。半導體襯底I是典型的N+硅襯底，其厚度約為20-25mils，電阻率約為0.005-0.01 Ω -Cm0埋層2中具有超結結構(交替鄰接的P柱和N柱)，其中P型條狀埋區(qū)(相當于P柱)和N型條狀埋區(qū)(相當于N柱)沿第一方向延伸，二者交替排列分布且彼此鄰接。超級結器件層3中底部也具有超結結構(交替鄰接的P柱和N柱)，其中P型條狀摻雜區(qū)(相當于P柱)和N型條狀摻雜區(qū)(相當于N柱)沿第二方向延伸，二者交替排列分布且彼此鄰接。第一方向與第二方向交叉。超級結器件層3中還包括源區(qū)、阱區(qū)、柵氧層、溝槽柵等結構。
[0047]圖8為具體實施示例二本發(fā)明平面柵型MOSFET器件的三維結構示意圖。圖9為如圖8所示器件C-C’的剖面示意圖。圖10為如圖8所示器件D-D’的剖面示意圖。如圖8-圖10所示，該實施示例二的器件結構中，垂直方向分為半導體襯底1、埋層2和超級結器件層3。半導體襯底I是典型的N+硅襯底，其厚度約為20-25mils，電阻率約為0.005-0.01 Ω -Cm0埋層2中具有超結結構(交替鄰接的P柱和N柱)，其中P型條狀埋區(qū)(相當于P柱)和N型條狀埋區(qū)(相當于N柱)沿第一方向延伸，二者交替排列分布且彼此鄰接。超級結器件層3中底部也具有超結結構(交替鄰接的P柱和N柱)，其中P型條狀摻雜區(qū)(相當于P柱)和N型條狀摻雜區(qū)(相當于N柱)沿第二方向延伸，二者交替排列分布且彼此鄰接。第一方向與第二方向交叉。超級結器件層3中還包括源區(qū)、阱區(qū)、柵氧層、平面柵等結構。
[0048]由上可知，根據(jù)本發(fā)明實施例的超級結器件，通過增設具有交替鄰接的P型條狀埋區(qū)和N型條狀埋區(qū)的埋層，相當于對原本的超級結器件層中的P型條狀摻雜區(qū)和N型條狀摻雜區(qū)進行了局部的縱向延伸，整個器件中的P柱和N柱的厚度增加，從而提高了整個器件的耐壓性能。該超級結器件還具有結構簡單，制造成本低等優(yōu)點。
[0049]在本發(fā)明的一個實施例中，第一方向可以與第二方向垂直。該情況下能夠確保P型條狀埋區(qū)與P型條狀摻雜區(qū)有一定的接觸面積，同時N型條狀埋區(qū)與N型條狀摻雜區(qū)有一定的接觸面積。
[0050]在本發(fā)明的一個實施例中，P型條狀埋區(qū)或N型條狀埋區(qū)的深度與寬度的比值不超過10。例如，寬度約為5um，深度約為45um。該尺寸范圍下，本發(fā)明的工藝過程中的一致性和穩(wěn)定性較易于實現(xiàn)。
[0051]在本發(fā)明的一個實施例中，埋層2是通過溝槽刻蝕和外延填充工藝得到的，其工藝過程可以參考圖1la至圖11b，具體過程描述如下。步驟一:第一導電類型的半導體襯底上生長第一導電類型的外延層，再在該外延層上形成介質(zhì)膜，利用光刻蝕刻形成多個條狀的溝槽。需要說明的是，溝槽的側壁可以是垂直的，也可以是傾斜的；溝槽的底部可以是平坦的，也可以是有彎曲弧度的；溝槽的深度可以小于外延層厚度。優(yōu)選地，溝槽還可以穿透第一導電類型的外延層，即為溝槽的底部略低于外延層底部的情況，這樣可以保證埋層中的兩種導電類型材料的厚度基本一致，整個器件較為分布均勻。。步驟二:在溝槽中通過外延方法填充第二導電類型半導體材料且填滿該溝槽，第二導電類型的半導體材料生長溫度約為650-1200°C。然后利用回刻或化學機械研磨將溝槽表面的第二導電類型的薄層和介質(zhì)去除。
[0052]在本發(fā)明的一個實施例中，埋層2是通過多次外延、光刻和注入工藝得到的，其工藝過程可以參考圖12a至圖12b，具體過程描述如下。步驟一:在第一導電類型的半導體襯底上生長一層第一導電類型的外延層，然后利用光刻對該外延層的局部區(qū)域進行第二導電類型的離子注入，多次重復前述動作以得到需要厚度的外延層。步驟二:對器件進行退火處理，原先的離子注入?yún)^(qū)域中的第二導電類型的雜質(zhì)擴散后連成整體，此時得到了埋層。
[0053]在本發(fā)明的一個實施例中，在埋層2之上形成超級結器件層3，同樣既可以通過溝槽刻蝕和外延填充工藝實現(xiàn)(參考圖13a至圖13e)，也可以是通過多次外延、光刻和注入工藝實現(xiàn)(參考圖14a至圖14d)。需要說明的是，當埋層2和超級結器件層3均采用溝槽刻蝕和外延填充工藝時，在工藝能力不變(主要指能夠刻蝕溝槽的寬深比不變)的前提下，能夠?qū)⑵骷械腜柱N柱的長度加倍，從而使得器件的耐壓能力翻一番。例如，目前深溝槽刻蝕再外延填充的工藝最多能刻蝕50um深，5um寬的深溝槽，適合研發(fā)600V-700V左右的功率器件。而埋層工藝極大的擴展的深溝槽加外延填充工藝的能生產(chǎn)的器件，使其擊穿電壓范圍擴展到900V-1200V。并且隨著制造和設備能力的提升，本發(fā)明能提高器件擊穿電壓至少約一倍的特性并不會改變。
[0054]在本發(fā)明的一個實施例中，超級結半導體器件中還可以包括位于半導體襯底I與埋層2之間的緩沖層。
[0055]本發(fā)明實施例的超級結半導體器件的形成方法如圖15所示，可以包括以下步驟:
[0056]Sll.提供半導體襯底。參考圖16a。
[0057]S12.在半導體襯底之上形成交替排列的、沿第一方向延伸的多個P型條狀埋區(qū)和多個N型條狀埋區(qū)，P型條狀埋區(qū)和N型條狀埋區(qū)的摻雜濃度基本一致。參考圖16b。
[0058]S13.形成超級結器件層，超級結器件層底部包括交替排列的、沿第二方向延伸的多個P型條狀摻雜區(qū)和多個N型條狀摻雜區(qū)，P型條狀摻雜區(qū)和N型條狀摻雜區(qū)的摻雜濃度基本一致，其中第一方向與第二方向相交。參考圖16c (溝槽柵型器件)或圖16d(平面柵型器件)。
[0059]由上可知，根據(jù)本發(fā)明實施例的超級結器件的形成方法，通過在現(xiàn)有的超級結器件的超級結結構底部增設具有交替鄰接的P型條狀埋區(qū)和N型條狀埋區(qū)的埋層，相當于對原本的超級結器件層中的P型條狀摻雜區(qū)