[发明专利]一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片，本发明还涉及一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的制备方法。

背景技术

能实现高耐压和低导通电阻的半导体晶片结构为呈现柱状的P型半导体和N型半导体区域交替并排设置的结构，柱状的P型半导体和N型半导体垂直于晶片表面。通过将P型半导体和N型半导体的杂质浓度和宽度设定为希望值，在施加反向压降时能够实现高耐压。此种结构称作电荷补偿结构。

电荷补偿结构半导体晶片用于制造的半导体器件在反向偏压下，器件的峰值电场出现在柱状半导体材料底部，一定程度上影响器件的反向阻断特性。

发明内容

本发明针对上述问题提出，提供一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片及其制备方法。

一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片，其特征在于：包括：衬底层，为第一导电类型半导体材料；漂移层，为第一导电类型半导体材料，位于衬底层之上，漂移层中衬底层垂直方向上分布条状第二导电类型半导体材料，在条状第二导电类型半导体材料底部具有绝缘材料。 

一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的制备方法，其特征在于：在衬底层表面形成第一导电类型半导体材料外延层；在外延层中形成多个沟槽；在沟槽内淀积绝缘材料，然后反刻蚀绝缘材料；通过外延层生长形成第二导电类型半导体材料外延层，对表面进行平整化处理。

本发明的一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片，在半导体漂移层中条状电荷补偿半导体材料底部引入厚绝缘材料，提高半导体晶片反向偏压阻断能力。

附图说明

图1为本发明的一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的第一种剖面示意图；

图2为本发明的一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的第二种剖面示意图。

其中，1、衬底层；2、N型半导体硅材料；3、P型半导体硅材料；4、二氧化硅。

具体实施方式

实施例1

图1为本发明的一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的第一种剖面示意图，下面结合图1详细说明本发明的半导体装置。

一种电荷补偿结构半导体晶片，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E20cm^-3；N型半导体硅材料2，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，厚度为40μm，磷原子的掺杂浓度为1E16cm^-3；P型半导体硅材料3，位于N型半导体硅材料2中，为P传导类型的半导体硅材料，宽度为2μm，水平间距为2μm，高度为38μm，硼原子的掺杂浓度为1E16cm^-3；二氧化硅2，位于P型半导体硅材料3底部，厚度为3μm。

其制作工艺包括如下步骤：

第一步，在衬底层1表面生长磷原子掺杂外延层，形成N型半导体硅材料2，然后进行淀积氮化硅层，通过光刻腐蚀工艺去除表面部分氮化硅层；

第二步，通过各向异性干法刻蚀工艺，在N型半导体硅材料2中形成多个沟槽；

第三步，在沟槽内淀积二氧化硅2，然后反刻蚀二氧化硅2；

第四步，通过定向外延层生长形成P型半导体硅材料3，对表面进行平整化处理，如图1所示。

实施例2

图2为本发明的一种底部隔离电荷补偿结构半导体晶片的第二种剖面示意图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。

一种电荷补偿结构半导体晶片，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E20cm^-3；N型半导体硅材料2，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，厚度为40μm，磷原子的掺杂浓度为1E16cm^-3；P型半导体硅材料3，位于N型半导体硅材料2和衬底层1中，为P传导类型的半导体硅材料，宽度为2μm，水平间距为2μm，高度为43μm，硼原子的掺杂浓度为1E16cm^-3；二氧化硅2，位于P型半导体硅材料3底部，厚度为3μm。

其制作工艺包括如下步骤：

第一步，在衬底层1表面生长磷原子掺杂外延层，形成N型半导体硅材料2，然后进行淀积氮化硅层，通过光刻腐蚀工艺去除表面部分氮化硅层；

第二步，通过各向异性干法刻蚀工艺，在N型半导体硅材料2中形成多个沟槽；

第三步，在沟槽内淀积二氧化硅2，然后反刻蚀二氧化硅2；

第四步，通过定向外延层生长形成P型半导体硅材料3，对表面进行平整化处理，如图2所示。

通过上述实例阐述了本发明，同时也可以采用其它实例实现本发明，本发明不局限于上述具体实例，因此本发明由所附权利要求范围限定。