[发明专利]沟槽型超级结器件的超级结结构

说明书

本发明公开了一种沟槽型超级结器件的超级结结构，在硅衬底上有上层及下层的双层外延，多个平行沟槽穿通上层外延底部位于下层外延中，下层外延的浓度高于上层外延，上层外延的厚度决定了器件的耐压能力。本发明通过上下两层不同厚度和浓度的外延层，上层外延层主要提供耐压能力，下层外延浓度高于上层外延浓度，通过上下两层外延的浓度比例控制来补偿沟槽深度不均匀而导致的耐压性能的波动。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是指一种沟槽型超级结器件的超级结结构。

背景技术

目前沟槽型超级结产品的耐击穿电压能力主要是由在外延层的沟槽内的P型(或者N型)杂质与外延层的N型(或者P型)杂质在反偏电压下产生的耗尽区来提供的。所以耗尽区的有效厚度也就决定了沟槽型超级结产品的击穿电压的高低。

而耗尽区的厚度主要是由沟槽的深度来决定的，所以沟槽的深度的变化，会直接影响沟槽型超级结产品的耐压能力。而沟槽加工的深度的变动程度，也会影响产品的击穿电压的变化程度。

沟槽的深度决定了产品的击穿电压能力，击穿电压的大小与沟槽的深度成正比。击穿电压大致与槽深的关系是击穿电压＝沟槽深度*(15～20)V/μm,而沟槽加工是由刻蚀设备一次性加工出来的，加工时间是指定的，由于设备的状态的变化，会导致批次和批次之间，以及在同一片硅片上的沟槽深度的变化，进而影响产品在批次间以及在硅片上分布的变化。比如如果目前沟槽的深度加工精度控制在±1μm，那么各个产品之间的击穿电压的波动将可能出现至少30V的变化范围，对产品批次性能的稳定性影响很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的沟槽型超级结器件的超级结结构，降低产品击穿电压与沟槽深度的依赖性，减小批次产品之间的击穿电压波动范围。

为解决上述问题，本发明所述的沟槽型超级结器件的超级结结构，包含在硅衬底上有上层及下层的双层外延，多个平行沟槽穿通上层外延底部位于下层外延中。

进一步地，所述下层外延的掺杂浓度高于上层外延的掺杂浓度。

进一步地，所述下层外延的掺杂浓度为上层外延的浓度的1.5～10倍。

进一步地，所述上层外延的厚度有器件所需的击穿电压确定：

进一步地，所述下层外延的厚度由沟槽的底部到硅衬底的距离来决定，该距离为沟槽型超级结原胞内沟槽之间间距的50～100％。

本发明所述的沟槽型超级结器件的超级结结构，通过上下两层外延层，上层外延层主要提供耐压能力，下层外延浓度高于上层外延浓度，通过上下两层外延的浓度比例控制来补偿沟槽深度不均匀而导致的耐压性能的波动。

附图说明

图1是本发明沟槽型超级结器件的超级结结构示意图。

附图标记说明

1是衬底，2a是上层外延，2b是下层外延，m是沟槽底部下层外延的厚度，n是沟槽间距。

具体实施方式

本发明所述的沟槽型超级结器件的超级结结构如图1所示，在硅衬底1上有上下两层外延，沟槽的深度要大于上层外延2a的厚度，即多个沟槽穿过上层外延底部位于下层外延2b中。上层外延2a主要提供器件的击穿耐压能力，根据半导体的极限电场强度计算，上层外延2a能够提供的耐压值大概是上层外延2a的厚度*17V/μm。

下层外延2b的浓度大于上层外延2a的浓度。上下两层外延的浓度的比例就是击穿电压的波动范围的比例。下层外延2b的浓度越高，相对于原来单层浓度的产品的击穿波动程度就越小。下层外延2b的浓度可以选择为上层外延2a的浓度的1.5倍到10倍的范围。