一種超結(jié)mosfet器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種超結(jié)MOSFET器件，在第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)設(shè)置緊鄰第二導(dǎo)電類型體區(qū)的第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層及緊鄰第二導(dǎo)電類型第二柱的第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層；第二導(dǎo)電類型體區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移層被所述第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層隔離，第二導(dǎo)電類型第二柱與第一導(dǎo)電類型第一柱被所述第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層隔離；第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層和第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電類型漂移層及第一導(dǎo)電類型第一柱的雜質(zhì)濃度。本實(shí)用新型具有更優(yōu)化的體二極管反向恢復(fù)特性。
【專利說(shuō)明】—種超結(jié)MOSFET器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其是一種具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在中高壓功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域,超結(jié)結(jié)構(gòu)(Super Junction)已經(jīng)被廣泛采用。如圖1所示，在功率MOSFET的漂移區(qū)內(nèi)，N柱與P柱交替鄰接設(shè)置而成的多個(gè)P-N柱對(duì)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOSFET器件截止時(shí)，超結(jié)結(jié)構(gòu)中的N柱和P柱分別被耗盡，耗盡層從每個(gè)N柱與P柱間的P-N結(jié)界面延伸，由于N柱內(nèi)的雜質(zhì)量和P柱內(nèi)的雜質(zhì)量相等，因此耗盡層延伸并且完全耗盡N柱與P柱，從而支持器件耐壓。對(duì)比傳統(tǒng)功率MOSFET器件，超結(jié)MOSFET器件可以獲得更加優(yōu)異的器件耐壓與導(dǎo)通電阻的折中關(guān)系。然而，普通的超結(jié)器件的一個(gè)缺點(diǎn)就是它的寄生體二極管的反向恢復(fù)特性比較差，超結(jié)結(jié)構(gòu)的P-N柱狀結(jié)構(gòu)是用來(lái)獲得電荷平衡的，這給超結(jié)器件的寄生體二極管帶來(lái)兩個(gè)后果:一是P-N結(jié)的面積對(duì)比傳統(tǒng)不帶超結(jié)結(jié)構(gòu)的功率M0SFET，如平面型雙擴(kuò)散MOSFET (Planar DMOS)大了許多，導(dǎo)致超結(jié)器件當(dāng)應(yīng)用于需要反向續(xù)流二極管的一些拓?fù)潆娐返那闆r時(shí)，如半橋(例如HID半橋或LLC)和全橋(例如ZVS橋)，寄生體二極管在導(dǎo)通后，較大載流子注入使得反向恢復(fù)電荷Qrr和反向恢復(fù)峰值電流Irrm升高；二是由于P-N結(jié)柱的快速耗盡使得器件的dv/dt增大，導(dǎo)致寄生的NPN晶體管開通或是很快恢復(fù)過(guò)來(lái)。這些缺點(diǎn)，使得普通的超結(jié)器件在硬開關(guān)應(yīng)用時(shí)由于較高的反向恢復(fù)峰值電流Irrm和dv/dt非常容易損壞。
[0003]以HID半橋應(yīng)用為例，圖2是一款典型的半橋電路，圖2中Tl、T2和T3是普通的超結(jié) MOSFET 器件，Dl、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8 及 D9 為二極管，其中二極管 D6、D7、D8 及D9構(gòu)成整流橋；L1、L2、L3及L4為電感，Cl、C2、C3、C4、C5及C6為電容，電容Cl兩端并聯(lián)有電源Vdd，超結(jié)MOSFET器件Tl的柵極端與控制器20相連，所述控制器20采用LG562，21為負(fù)載，負(fù)載21的兩端分別與電容C3、C4及電感L3相連，22為變壓器。由于普通的超結(jié)MOSFET器件T2和T3的反向恢復(fù)特性較差，因此，在T2、T3上又分別并聯(lián)了 二極管D4、D5，這樣雖然可以在一定程度上解決T2、T3容易因?yàn)檫^(guò)高Irrm和dv/dt而失效的問(wèn)題，但是，由于電路當(dāng)中增加了額外的器件，所以整個(gè)電路的功耗也會(huì)增加，T2、T3的功效也會(huì)降低，這種情況在現(xiàn)今不斷追求節(jié)能降耗的發(fā)展方向下，不是一種好的選擇。
[0004]為解決超結(jié)MOSFET器件體二極管反向恢復(fù)特性問(wèn)題，目前有三種方式被提出或采用:1、使用電子輻照在漂移層中制造缺陷，減小反向恢復(fù)過(guò)程中載流子壽命，降低反向恢復(fù)電荷，但這種方法會(huì)帶來(lái)器件漏電增加，并且輻照產(chǎn)生的缺陷會(huì)在高溫和長(zhǎng)期工作后恢復(fù)，影響器件可靠性；2、使用重金屬摻雜，在器件漂移層中形成復(fù)合中心，減小反向恢復(fù)過(guò)程中載流子壽命，這種方式制造工藝特殊，工藝成本高，器件漏電特性也會(huì)變差；3、在超結(jié)MOSFET器件中并聯(lián)肖特基二極管，以改善器件體二極管反向恢復(fù)特性，這種方式除制造工藝特殊外，器件漏電更是無(wú)法控制，目前幾乎沒(méi)有被應(yīng)用與實(shí)際產(chǎn)品中。
[0005]由此可見，一種能通過(guò)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)達(dá)到改善超結(jié)MOSFET體二極管特性要求的超結(jié)MOSFET器件是非常必要的。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有更優(yōu)化的體二極管反向恢復(fù)特性的超結(jié)MOSFET器件。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]按照本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案，一種超結(jié)MOSFET器件，在所述超結(jié)MOSFET器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有相對(duì)應(yīng)的第一主面與第二主面，所述半導(dǎo)體基板由相鄰第一主面的第一導(dǎo)電類型漂移層和相鄰第二主面的第二導(dǎo)電類型襯底組成；第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)包括多對(duì)具有第一導(dǎo)電類型的第一柱和具有第二導(dǎo)電類型的第二柱；所述第一柱與第二柱沿著電流流通方向在半導(dǎo)體基板的第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)延伸；在垂直電流流通的方向上，由所述第一柱和第二柱構(gòu)成的多對(duì)PN柱交替設(shè)置，在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；
[0009]所述第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)設(shè)置有第二導(dǎo)電類型體區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型體區(qū)與第二柱相連接，相鄰的第二導(dǎo)電類型體區(qū)間通過(guò)第一導(dǎo)電類型漂移層隔離；第二導(dǎo)電類型體區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)電類型源區(qū)；相鄰第二導(dǎo)電類型體區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型漂移層正上方設(shè)置有柵氧化層，所述柵氧化層與相應(yīng)的第二導(dǎo)電類型體區(qū)及第一導(dǎo)電類型源區(qū)部分交疊；在柵氧化層上覆蓋有導(dǎo)電多晶硅，所述導(dǎo)電多晶硅上設(shè)置有絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋于相應(yīng)的導(dǎo)電多晶硅上并與相應(yīng)的柵氧化層一起包覆導(dǎo)電多晶硅；相鄰的絕緣介質(zhì)層間設(shè)有源極引線孔，所述源極引線孔內(nèi)填充有源極金屬，所述源極金屬與導(dǎo)電多晶硅間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離；
[0010]所述第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)設(shè)置有緊鄰第二導(dǎo)電類型體區(qū)的第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層及緊鄰第二柱的第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層；第二導(dǎo)電類型體區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移層被所述第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層隔離，第二柱與第一柱被所述第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層隔離；第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層和第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電類型漂移層及第一柱的雜質(zhì)濃度。
[0011]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
[0012]在所述超結(jié)MOSFET器件的截面上，相鄰的第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層相連接，或者被第一導(dǎo)電類型漂移層隔離。
[0013]所述超結(jié)MOSFET器件包括平面柵型MOSFET結(jié)構(gòu)或者溝槽柵型MOSFET結(jié)構(gòu)。
[0014]注:上述“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”兩者中，對(duì)于N型超結(jié)MOSFET器件，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型；對(duì)于P型超結(jié)MOSFET器件，第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型所指的類型與N型超結(jié)MOSFET器件正好相反。
[0015]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是:
[0016]當(dāng)傳統(tǒng)的超結(jié)MOSFET器件工作在體二極管續(xù)流模式時(shí)，電流從源極流入漏極，即電流從第二導(dǎo)電類型體區(qū)和第二導(dǎo)電類型柱流入第一導(dǎo)電類型漂移層中，第二導(dǎo)電類型載流子會(huì)在第一導(dǎo)電類型漂移層中形成載流子存儲(chǔ)。當(dāng)器件體二極管反向恢復(fù)時(shí)，器件漏極電壓升高，器件第一導(dǎo)電類型漂移層中的超結(jié)結(jié)構(gòu)迅速耗盡，存儲(chǔ)在第一導(dǎo)電類型漂移層中的第二導(dǎo)電類型載流子被掃出，形成反向恢復(fù)電流，存儲(chǔ)在第一導(dǎo)電類型漂移層中的第二導(dǎo)電載流子總量的大小決定反向恢復(fù)電荷和反向恢復(fù)電流的大小。過(guò)大的反向恢復(fù)電流和反向恢復(fù)電荷會(huì)對(duì)器件造成沖擊，影響器件可靠性性。[0017]在本實(shí)用新型中，當(dāng)器件工作在體二極管續(xù)流模式時(shí)，載流子從第二導(dǎo)電類型體區(qū)和第二柱流入第一導(dǎo)電類型漂移層，由于引入了第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層和第二緩沖層，載流子在第一導(dǎo)電類型漂移層中的存儲(chǔ)量會(huì)大幅度降低。當(dāng)器件進(jìn)入反向恢復(fù)過(guò)程時(shí)，反向恢復(fù)電荷和反向恢復(fù)電流會(huì)明顯降低，器件體二極管反向恢復(fù)速度也會(huì)相應(yīng)提高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是現(xiàn)有超結(jié)MOSFET器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是現(xiàn)有超結(jié)MOSFET器件典型的半橋電路應(yīng)用圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型超結(jié)MOSFET器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4?圖14是本實(shí)用新型超結(jié)MOSFET器件具體實(shí)施工藝各階段的剖視圖，其中:
[0022]圖4是半導(dǎo)體基板的剖視圖。
[0023]圖5是形成第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層后的剖視圖。
[0024]圖6是形成第二導(dǎo)電類型體區(qū)后的剖視圖。
[0025]圖7是形成硬掩膜開口后的剖視圖。
[0026]圖8是形成溝槽后的剖視圖。
[0027]圖9是淀積含第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的第一導(dǎo)電類型介質(zhì)層后的剖視圖。
[0028]圖10是推結(jié)形成第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層后的剖視圖。
[0029]圖11是淀積第二導(dǎo)電類型外延層，并平坦化后的剖視圖。
[0030]圖12是生長(zhǎng)柵氧化層，淀積導(dǎo)電多晶硅，并刻蝕后的剖視圖。
[0031]圖13是形成第一導(dǎo)電類型源區(qū)后的剖視圖。
[0032]圖14是形成絕緣介質(zhì)層，刻蝕源極引線孔，并淀積源極金屬后的剖視圖。
[0033]圖15是本實(shí)用新型超結(jié)MOSFET器件與現(xiàn)有超結(jié)MOSFET器件的體二極管反向恢復(fù)特性仿真對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]如圖3所示，以N型超結(jié)MOSFET器件為例，在MOSFET器件的截面上，半導(dǎo)體基板包括N-型漂移層I及位于N-型漂移層I下方的N+型襯底2，N+型襯底2鄰接N-型漂移層1，N+型襯底2的濃度大于N-型漂移層I的濃度。
[0036]在所述MOSFET器件的橫截面上，N-型漂移層I內(nèi)包括多對(duì)具有N-型導(dǎo)電類型的第一柱和具有P型導(dǎo)電類型的第二柱，即N-型柱3形成第一柱，P型柱4形成第二柱。N-型柱3和P型柱4在N-型漂移層I內(nèi)交替設(shè)置，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。N-型柱3與P型柱4沿著電流流通的方向在半導(dǎo)體基板的N-型漂移層I內(nèi)向N+型襯底2的方向延伸，延伸的距離小于N-型漂移層I的厚度。在垂直于電流流通的方向上，N-型柱3與P型柱4交替連接設(shè)置，形成PN柱對(duì)，每對(duì)PN柱對(duì)均由一個(gè)N-型柱3和一個(gè)P型柱4相連構(gòu)成。器件內(nèi)任意PN柱對(duì)的寬度及深度均相同。
[0037]在所述MOSFET器件的橫截面上，包括位于N-型漂移層I內(nèi)的P型體區(qū)6，P型體區(qū)6與其下方的P型柱4相連接。P型體區(qū)6和P型柱4的雜質(zhì)濃度不同，P型體區(qū)6的雜質(zhì)濃度是漸變的，P型柱4的雜質(zhì)濃度是均勻的。P型體區(qū)6內(nèi)設(shè)有N+型源區(qū)5。在N-型漂移層I中設(shè)置有緊鄰P型體區(qū)6的N型第一緩沖層7及緊鄰P型柱4的N型第二緩沖層8。P型體區(qū)6與N-型漂移層I被N型第一緩沖層7隔離；P型柱4與N-型柱3被N型第二緩沖層8隔離。且N型第一緩沖層7的雜質(zhì)濃度和N型第二緩沖層8的雜質(zhì)濃度大于N-型漂移層I及N-型柱3的雜質(zhì)濃度。
[0038]相鄰P型體區(qū)6之間的N-型漂移層I正上方設(shè)置有柵氧化層9，柵氧化層9與P型體區(qū)6及N+型源區(qū)5部分交疊。在柵氧化層9上均覆蓋有導(dǎo)電多晶硅10，導(dǎo)電多晶硅10上設(shè)有絕緣介質(zhì)層11，絕緣介質(zhì)層11覆蓋于相應(yīng)的導(dǎo)電多晶硅10上并與相應(yīng)的柵氧化層
9一起包覆導(dǎo)電多晶硅10。相鄰的絕緣介質(zhì)層11間設(shè)有源極引線孔，源極引線孔內(nèi)填充有源極金屬12，源極金屬12與導(dǎo)電多晶硅10間通過(guò)絕緣介質(zhì)層11隔離。
[0039]上述結(jié)構(gòu)中，也可以是僅形成了 N型第一緩沖層7或者僅形成了 N型第二緩沖層8。
[0040]上述結(jié)構(gòu)的超結(jié)MOSFET器件，通過(guò)下述工藝步驟制造而成:
[0041]步驟a、提供具有兩個(gè)相對(duì)主面的半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板包括N+型襯底2及位于其上方的N-型漂移層1，N+型襯底2與N型漂移層I相鄰接；N-型漂移層I對(duì)應(yīng)的表面形成第一主面13，N+型襯底2對(duì)應(yīng)的表面形成第二主面14 ;半導(dǎo)體基板的材料包括硅；如圖4所示。
[0042]步驟b、在半導(dǎo)體基板的第一主表面13上利用掩膜選擇性的注入N型雜質(zhì)，并高溫推結(jié)，形成N型第一緩沖層7 ;其中選擇性注入的掩膜可以使用光阻，也可以使用氧化層等半導(dǎo)體工藝中常用的材料作為硬掩膜；N型第一緩沖層7的雜質(zhì)濃度大于N-型漂移層I的雜質(zhì)濃度；相鄰的N型第一緩沖層7可以是相連的，也可以是被N-型漂移層I隔離開的；如圖5所示。
[0043]步驟C、在N型第一緩沖層7內(nèi)利用掩膜選擇性的注入P型雜質(zhì)，并高溫推結(jié)，形成P型體區(qū)6 ;其中P型體區(qū)6的結(jié)深小于N型第一緩沖層7的結(jié)深；注入P型雜質(zhì)所用的掩膜可以使用與注入N型雜質(zhì)形成N型第一緩沖層7時(shí)相同的硬掩膜；如圖6所示。
[0044]步驟d、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上淀積硬掩膜層15，選擇性的掩蔽和刻蝕硬掩膜層15，形成多個(gè)溝槽刻蝕的硬掩膜開口 16 ;所述硬掩膜層15可以采用LPTEOS(低壓化學(xué)氣相沉積四乙基原硅酸鹽)、熱氧化二氧化硅加化學(xué)氣相沉積二氧化硅或熱二氧化硅加氮化硅等公知的半導(dǎo)體材料構(gòu)成；如圖7所示。
[0045]步驟e、通過(guò)所述硬掩膜開口 16，利用各項(xiàng)異性刻蝕方法在N-型漂移層I內(nèi)形成多個(gè)溝槽17 ;如圖8所示。
[0046]步驟f、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上淀積一層含有N型雜質(zhì)的N型介質(zhì)層18 ;所述N型介質(zhì)層18覆蓋于溝槽17內(nèi)壁和硬掩膜層15表面；所述N型介質(zhì)層18的材料包括但不限于磷娃玻璃(PSG);如圖9所示。
[0047]步驟g、通過(guò)高溫推結(jié)，在溝槽17的側(cè)壁和半導(dǎo)體基板的第一主面13上形成N型第二緩沖層8，并去除上述N型介質(zhì)層18 ;N型第二緩沖層8的雜質(zhì)濃度大于N-型漂移層I的雜質(zhì)濃度；如圖10所示。
[0048]步驟h、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上淀積P型外延層，所述P型外延層填充于溝槽17內(nèi)，并覆蓋于硬掩膜層15上。
[0049]步驟1、對(duì)覆蓋在上述半導(dǎo)體基板表面的P型外延層進(jìn)行拋光和平坦化，并去除硬掩膜層15，在N-型漂移層I內(nèi)形成P型柱4 ;P型柱4之間的N-型漂移層I形成N-型柱3，P型柱4與對(duì)應(yīng)的N-型柱3共同組成超結(jié)結(jié)構(gòu)；如圖11所示。
[0050]步驟j、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上生長(zhǎng)柵氧化層9，在柵氧化層9上淀積一層導(dǎo)電多晶硅10，并選擇性的刻蝕導(dǎo)電多晶硅10及對(duì)應(yīng)的柵氧化層9 ;其中柵氧化層9和導(dǎo)電多晶娃10與P型體區(qū)6部分交疊；如圖12所不。
[0051]步驟k、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上進(jìn)行源區(qū)光刻，并注入N型雜質(zhì)離子，通過(guò)高溫?zé)徇^(guò)程推結(jié)形成N+源區(qū)5，所述N+源區(qū)5位于P型體區(qū)6內(nèi)；所述N型雜質(zhì)離子可以為As離子；一般P型體區(qū)6內(nèi)的N+源區(qū)5為兩個(gè)；所述N+源區(qū)5及相應(yīng)的P型體區(qū)6與柵氧化層區(qū)9相接觸；如圖13所示。
[0052]步驟1、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上淀積絕緣介質(zhì)層11，絕緣介質(zhì)層11覆蓋于半導(dǎo)體基板的第一主面13，并覆蓋于導(dǎo)電多晶硅10上；所述絕緣介質(zhì)層11可以為硅玻璃(USG)、硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。
[0053]步驟m、在上述絕緣介質(zhì)層11上，進(jìn)行孔光刻和刻蝕，得到源極引線孔，所述源極引線孔位于相鄰導(dǎo)電多晶硅10間，且源極引線孔從絕緣介質(zhì)層11的表面延伸到半導(dǎo)體基板的第一主面13上；所述源極引線孔的孔底能將N+源區(qū)5及P型柱4露出。
[0054]步驟η、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面13上淀積金屬層，金屬層填充于源極引線孔內(nèi)并覆蓋于絕緣介質(zhì)層11上，所述金屬層可以為鋁、銅或鎢等；通過(guò)對(duì)金屬層光刻和刻蝕得到源極金屬12，源極金屬12與N+源區(qū)5及P型柱4歐姆接觸；如圖14所示。值得注意的是，在實(shí)際情況中，源極金屬12也會(huì)與P型體區(qū)6歐姆接觸，當(dāng)圖14中的P型柱4較窄時(shí)，源極金屬12將與P型體區(qū)6接觸。由于P型體區(qū)6和P型柱4在電性上是連通的，因此源極金屬12與P型體區(qū)6或P型柱4歐姆接觸，從功能上而言是一致的。
[0055]本實(shí)用新型的超結(jié)MOSFET器件的工作機(jī)理及優(yōu)勢(shì)在于:
[0056]當(dāng)本實(shí)用新型工作于體二極管續(xù)流模式時(shí)，P型體區(qū)6及P型柱4與N-型漂移層I組成的體二極管導(dǎo)通，電流從P型體區(qū)6及P型柱4流入N-型漂移層I中。由于P型體區(qū)6及P型柱4的濃度大于N-型漂移層的濃度，所以當(dāng)體二極管導(dǎo)通時(shí)，空穴電流占主要部分。并且，體二極管續(xù)流過(guò)程中，空穴會(huì)在N-型漂移層I中形成載流子存儲(chǔ)。在體二極管反向恢復(fù)過(guò)程中，存儲(chǔ)在N-型漂移層I中的空穴被逐漸掃出，形成反向恢復(fù)電流。N-型漂移層I中空穴的存儲(chǔ)總量決定反向恢復(fù)電荷和反向恢復(fù)電流的大小，同時(shí)也影響反向恢復(fù)速度。
[0057]本實(shí)用新型中引入N型第一緩沖層7和N型第二緩沖層8，且其雜質(zhì)濃度大于N-型漂移層I的雜質(zhì)濃度。從P型體區(qū)6和P型柱4流出的空穴經(jīng)過(guò)N型第一緩沖層7和N型第二緩沖層8的復(fù)合，再流入N-型漂移層I中，因此在N-型漂移層I中存儲(chǔ)的空穴總量會(huì)降低。在器件體二極管反向恢復(fù)時(shí)，反向恢復(fù)電荷和反向恢復(fù)電流都會(huì)降低，反向恢復(fù)速度也會(huì)因此加快。圖15為本實(shí)用新型的超結(jié)MOSFET器件(曲線I)與現(xiàn)有超結(jié)MOSFET器件(曲線2)的反向恢復(fù)過(guò)程仿真對(duì)比圖，可以看到本實(shí)用新型的反向恢復(fù)電流明顯降低。因此器件工作在需要體二極管續(xù)流的電路中時(shí)，器件的穩(wěn)定性和可靠性都會(huì)增加。
[0058]注，上述實(shí)施例是以N型超結(jié)MOSFET器件為例加以描述的。本實(shí)用新型也可以用于P型超結(jié)MOSFET器件，僅需要上述實(shí)施例中的導(dǎo)電類型由P型改為N型、N型改為P型即可。[0059]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超結(jié)MOSFET器件，其特征在于:在所述超結(jié)MOSFET器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有相對(duì)應(yīng)的第一主面與第二主面，所述半導(dǎo)體基板由相鄰第一主面的第一導(dǎo)電類型漂移層和相鄰第二主面的第二導(dǎo)電類型襯底組成；第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)包括多對(duì)具有第一導(dǎo)電類型的第一柱和具有第二導(dǎo)電類型的第二柱；所述第一柱與第二柱沿著電流流通方向在半導(dǎo)體基板的第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)延伸；在垂直電流流通的方向上，由所述第一柱和第二柱構(gòu)成的多對(duì)PN柱交替設(shè)置，在半導(dǎo)體基板內(nèi)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)； 所述第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)設(shè)置有第二導(dǎo)電類型體區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型體區(qū)與第二柱相連接，相鄰的第二導(dǎo)電類型體區(qū)間通過(guò)第一導(dǎo)電類型漂移層隔離；第二導(dǎo)電類型體區(qū)內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)電類型源區(qū)；相鄰第二導(dǎo)電類型體區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型漂移層正上方設(shè)置有柵氧化層，所述柵氧化層與相應(yīng)的第二導(dǎo)電類型體區(qū)及第一導(dǎo)電類型源區(qū)部分交疊；在柵氧化層上覆蓋有導(dǎo)電多晶硅，所述導(dǎo)電多晶硅上設(shè)置有絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋于相應(yīng)的導(dǎo)電多晶硅上并與相應(yīng)的柵氧化層一起包覆導(dǎo)電多晶硅；相鄰的絕緣介質(zhì)層間設(shè)有源極引線孔，所述源極引線孔內(nèi)填充有源極金屬，所述源極金屬與導(dǎo)電多晶硅間通過(guò)絕緣介質(zhì)層隔離； 所述第一導(dǎo)電類型漂移層內(nèi)設(shè)置有緊鄰第二導(dǎo)電類型體區(qū)的第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層及緊鄰第二柱的第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層；第二導(dǎo)電類型體區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移層被所述第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層隔離，第二柱與第一柱被所述第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層隔離；第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層和第一導(dǎo)電類型的第二緩沖層的雜質(zhì)濃度大于第一導(dǎo)電類型漂移層及第一柱的雜質(zhì)濃度； 對(duì)于N型超結(jié)MOSFET器件，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型；對(duì)于P型超結(jié)MOSFET器件，所述第一導(dǎo)電類型為P型，所述第二導(dǎo)電類型為N型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超結(jié)MOSFET器件，其特征在于:在所述超結(jié)MOSFET器件的截面上，相鄰的第一導(dǎo)電類型的第一緩沖層相連接，或者被第一導(dǎo)電類型漂移層隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超結(jié)MOSFET器件，其特征在于:所述超結(jié)MOSFET器件包括平面柵型MOSFET結(jié)構(gòu)或者溝槽柵型MOSFET結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK203456470SQ201320553995
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】朱袁正, 李宗清 申請(qǐng)人:無(wú)錫新潔能股份有限公司