一種超級結結構及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種超級結結構及其制備方法，該超級結結構包括：襯底、外延層，以及位于外延層背離襯底一側的凹槽；外延層包括多個分壓層和圍繞凹槽的摻雜區域，分壓層相鄰凹槽的一側延伸至摻雜區域內，襯底與外延層的摻雜類型相同，襯底與分壓層的摻雜類型不同，分壓層與摻雜區域的摻雜類型相同。該超級結結構中的凹槽和圍繞凹槽周圍的摻雜區域可以構成內終端結構，并且使分壓層匹配這種內終端結構，從而實現內部源漏電壓的分壓，提供空穴電流的通路，優化了開關性能；通過分壓層還可以將電位連接至相同高度下的整個平面，以實現外延層的局部耗盡，減少外延層耗盡的空間電荷對縱向電場的貢獻，可以達到降低導通電阻的效果?？梢赃_到降低導通電阻的效果?？梢赃_到降低導通電阻的效果。

【技術實現步驟摘要】
一種超級結結構及其制備方法


[0001]本專利技術涉及半導體器件
，更具體地說，涉及一種超級結結構及其制備方法。

技術介紹

[0002]SiC材料具有禁帶寬度大、擊穿電場高、電子遷移率速度快、熱導率高等物理性質方面的優勢，這些優勢讓碳化硅十分適用于高溫、高壓、高頻和抗輻射的環境中。SiC功率MOSFET(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)是一種單極型電壓控制器件，主要應用在電源、功率處理系統中，起著控制電能變換的作用，相對于傳統Si基功率器件，SiC功率器件更容易實現高壓、低損耗和高功率密度，因而逐漸成為市場的主流。
[0003]當前限制MOSFET器件成本降低和參數進一步提升的一個重要因素是單位芯片面積的導通電阻較高，該導通電阻由多個分布電阻串聯組成，而外延電阻作為分布電阻的主要成分，其電阻占比隨著對器件擊穿電壓要求的提高而進一步提升。為降低單位芯片面積的導通電阻，一種常用的技術是采用超級結結構，以局部平衡的P/N摻雜來降低空間電荷對縱向電場的貢獻，從而在保證擊穿電壓的同時提升摻雜濃度、降低導通電阻。形成這一超級結結構的主要方式有深槽刻蝕并回填、多次外延多次注入等，但是對于SiC功率器件，一方面高深寬比的刻蝕技術尚未攻克，刻槽回填技術尚不具備工藝基礎，另一方面由于雜質擴散非常困難，多次外延多次注入的方案需要循環的次數非常多，對于數十微米的高壓器件，需要循環的數量更加難以接受。
[0004]在另一種現有技術中，通過幾個浮空的P+結構取代原始輕摻雜P
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結構，以實現N
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區域的局部耗盡，也能夠起到降低導通電阻的效果，并且在靜態的反向擊穿電壓或正向的導通電阻測試時都能達到比較好的結果，但是由于P+結構是浮空的，在反偏時并不能完全耗盡，從而使得在開通關斷過程中，P+結構內過剩或缺少的空穴并不能通過外電路提供，因此需要內部的產生
?
復合過程來響應外電路的開通與關斷，但是這一過程又會導致在開關過程中發生嚴重的遲滯現象。
[0005]因此研究一種既能夠降低導通電阻又可以大幅降低開關速度的超級結結構是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現思路

[0006]有鑒于此，為解決上述問題，本專利技術提供一種超級結結構及其制備方法，技術方案如下：
[0007]一種超級結結構，所述超級結結構包括：
[0008]襯底；
[0009]位于所述襯底一側的外延層，所述外延層包括在第一方向上依次間隔排布的多個分壓層，所述第一方向與所述襯底所在平面垂直，且由所述襯底指向所述外延層；
[0010]位于所述外延層背離所述襯底一側的凹槽，在所述第一方向上所述凹槽貫穿多個所述分壓層；
[0011]所述外延層還包括摻雜區域，所述摻雜區域圍繞所述凹槽；
[0012]其中，所述分壓層相鄰所述凹槽的一側延伸至所述摻雜區域內，所述襯底與所述外延層的摻雜類型相同，所述襯底與所述分壓層的摻雜類型不同，所述分壓層與所述摻雜區域的摻雜類型相同。
[0013]優選的，在上述超級結結構中，所述襯底的摻雜類型為N型摻雜，所述外延層的摻雜類型為N型摻雜；
[0014]所述分壓層的摻雜類型為P型摻雜，所述摻雜區域的摻雜類型為P型摻雜。
[0015]優選的，在上述超級結結構中，所述摻雜區域包括：
[0016]第一子摻雜區，所述第一子摻雜區緊鄰所述凹槽的側壁和底部。
[0017]優選的，在上述超級結結構中，所述分壓層的摻雜濃度大于所述第一子摻雜區的摻雜濃度。
[0018]優選的，在上述超級結結構中，所述摻雜區域包括：
[0019]多個第二子摻雜區，多個所述第二子摻雜區圍繞所述凹槽，且在所述第一方向上間隔排布。
[0020]優選的，在上述超級結結構中，至少部分所述第二子摻雜區與所述分壓層相鄰所述凹槽的一側連接。
[0021]優選的，在上述超級結結構中，所述第二子摻雜區的摻雜濃度大于所述外延層的摻雜濃度。
[0022]優選的，在上述超級結結構中，所述超級結結構還包括：
[0023]位于所述凹槽內的絕緣介質；
[0024]位于所述外延層背離所述襯底一側的電極層。
[0025]一種超級結結構的制備方法，所述制備方法用于制備上述任一項所述的超級結結構，所述制備方法包括：
[0026]提供一襯底；
[0027]在所述襯底的一側形成外延層，所述外延層包括在第一方向上依次間隔排布的多個分壓層，所述第一方向與所述襯底所在平面垂直，且由所述襯底指向所述外延層；
[0028]在所述外延層背離所述襯底的一側形成凹槽，在所述第一方向上所述凹槽貫穿多個所述分壓層；
[0029]在所述外延層內形成摻雜區域，所述摻雜區域圍繞所述凹槽；其中，所述分壓層相鄰所述凹槽的一側延伸至所述摻雜區域內，所述襯底與所述外延層的摻雜類型相同，所述襯底與所述分壓層的摻雜類型不同，所述分壓層與所述摻雜區域的摻雜類型相同。
[0030]優選的，在上述超級結結構的制備方法中，所述制備方法還包括：
[0031]在所述凹槽內形成絕緣介質；
[0032]在所述外延層背離所述襯底的一側形成電極層。
[0033]相較于現有技術，本專利技術實現的有益效果為：
[0034]本專利技術提供的一種超級結結構及其制備方法，所述超級結結構包括：襯底；位于所述襯底一側的外延層，所述外延層包括在第一方向上依次間隔排布的多個分壓層，所述第
一方向與所述襯底所在平面垂直，且由所述襯底指向所述外延層；位于所述外延層背離所述襯底一側的凹槽，在所述第一方向上所述凹槽貫穿多個所述分壓層；所述外延層還包括摻雜區域，所述摻雜區域圍繞所述凹槽；其中，所述分壓層相鄰所述凹槽的一側延伸至所述摻雜區域內，所述襯底與所述外延層的摻雜類型相同，所述襯底與所述分壓層的摻雜類型不同，所述分壓層與所述摻雜區域的摻雜類型相同。本專利技術提出這種超級結結構中的凹槽和圍繞凹槽周圍的摻雜區域可以構成一種內終端結構，并且將所述分壓層相鄰所述凹槽的一側延伸至所述摻雜區域內，使所述分壓層匹配這種內終端結構，從而實現內部源漏電壓的分壓，并提供空穴電流的通路，優化了開關性能；另外，通過所述分壓層可以將電位連接至相同高度下的整個平面，可以實現外延層的局部耗盡，減少外延層耗盡的空間電荷對縱向電場的貢獻，可以達到降低導通電阻的效果，從而使得這種超級結結構既能夠降低導通電阻又可以大幅降低開關的速度。
附圖說明
[0035]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種超級結結構，其特征在于，所述超級結結構包括：襯底；位于所述襯底一側的外延層，所述外延層包括在第一方向上依次間隔排布的多個分壓層，所述第一方向與所述襯底所在平面垂直，且由所述襯底指向所述外延層；位于所述外延層背離所述襯底一側的凹槽，在所述第一方向上所述凹槽貫穿多個所述分壓層；所述外延層還包括摻雜區域，所述摻雜區域圍繞所述凹槽；其中，所述分壓層相鄰所述凹槽的一側延伸至所述摻雜區域內，所述襯底與所述外延層的摻雜類型相同，所述襯底與所述分壓層的摻雜類型不同，所述分壓層與所述摻雜區域的摻雜類型相同。2.根據權利要求1所述的超級結結構，其特征在于，所述襯底的摻雜類型為N型摻雜，所述外延層的摻雜類型為N型摻雜；所述分壓層的摻雜類型為P型摻雜，所述摻雜區域的摻雜類型為P型摻雜。3.根據權利要求1所述的超級結結構，其特征在于，所述摻雜區域包括：第一子摻雜區，所述第一子摻雜區緊鄰所述凹槽的側壁和底部。4.根據權利要求3所述的超級結結構，其特征在于，所述分壓層的摻雜濃度大于所述第一子摻雜區的摻雜濃度。5.根據權利要求1或3所述的超級結結構，其特征在于，所述摻雜區域包括：多個第二子摻雜區，多個所述第二子摻雜區圍繞所述凹槽，且在所述第一方向上間隔排布。6.根據權利要求5所述的超級結結...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫博韜，張晨，修德琪，韓麗楠，徐妙玲，邱艷麗，
申請(專利權)人：北京世紀金光半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：