一种超结开关器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种超结开关器件及其制备方法。

背景技术：

1、基于电荷平衡原理的超结（super-junction）金属氧化物半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet）器件是近年来出现的一种重要的功率器件，在各类功率系统中得到了广泛的应用。

2、超结mosfet常工作在快速开关转换状态，其电压和电流在短时间内急剧变化，产生高电压上升率和电流上升率，成为一个很强的电磁干扰源。这些干扰会通过传导和辐射的耦合方式对周围的元器件或设备产生严重的电磁污染，可能会给超结mosfet器件乃至系统带来失效的风险。

技术实现思路

1、本发明提供了一种超结开关器件及其制备方法，以改善器件的电磁干扰问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种超结开关器件，该超结开关器件包括：

3、衬底；

4、外延层，外延层位于衬底的一侧；外延层远离衬底的一侧设置有体区和有源区；

5、外延层设置有导电类型相反的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区，第一导电类型柱区和第二导电类型柱区在垂直于衬底指向外延层的方向交替相间设置；第一导电类型柱区和衬底的导电类型相同；

6、第二导电类型柱区包括多个第二导电类型岛区和多个第二导电类型连接区；第二导电类型岛区和第二导电类型连接区在衬底指向外延层的方向交替相间设置，第二导电类型连接区位于相邻两第二导电类型岛区之间；第二导电类型连接区在垂直于衬底指向外延层的方向的尺寸小于第二导电类型岛区在垂直于衬底指向外延层的方向的尺寸；体区和第二导电类型岛区连接；

7、栅极，栅极和第一导电类型柱区连接，且覆盖部分体区和有源区；

8、源极，源极和有源区连接；

9、漏极，漏极位于衬底远离外延层的一侧。

10、可选的，在衬底指向外延层的方向上，相邻两第二导电类型岛区的间距小于0.5μm。

11、可选的，第二导电类型连接区在垂直于衬底指向外延层的方向的尺寸小于1μm。

12、可选的，第二导电类型连接区在衬底的正投影位于第二导电类型岛区在衬底的正投影之内。

13、可选的，多个第二导电类型岛区在衬底的正投影重合。

14、可选的，多个第二导电类型连接区在衬底的正投影重合。

15、可选的，第一导电类型柱区和多个第二导电类型岛区的掺杂浓度相同。

16、根据本发明的另一方面，提供了一种超结开关器件的制备方法，该超结开关器件的制备方法包括：

17、提供衬底；

18、在衬底的一侧形成外延层；其中，外延层远离衬底的一侧设置有体区和有源区；

19、外延层设置有导电类型相反的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区，第一导电类型柱区和第二导电类型柱区在垂直于衬底指向外延层的方向交替相间设置；第一导电类型柱区和衬底的导电类型相同；

20、第二导电类型柱区包括多个第二导电类型岛区和多个第二导电类型连接区；第二导电类型岛区和第二导电类型连接区在衬底指向外延层的方向交替相间设置，第二导电类型连接区位于相邻两第二导电类型岛区之间；第二导电类型连接区在垂直于衬底指向外延层的方向的尺寸小于第二导电类型岛区在垂直于衬底指向外延层的方向的尺寸；体区和第二导电类型岛区连接；

21、形成栅极，其中，栅极和第一导电类型柱区连接，且覆盖部分体区和有源区；

22、形成源极，其中，源极和有源区连接；

23、在衬底远离外延层的一侧形成漏极。

24、可选的，在外延层内形成有导电类型相反的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区包括：

25、步骤1：在衬底的一侧形成第一外延子层，其中，第一外延子层的导电类型和衬底的导电类型相同；

26、步骤2：通过离子注入工艺在第一外延子层远离衬底的一侧形成一第二导电类型岛区；

27、步骤3：在第一外延子层远离衬底的一侧形成第二外延子层，第二外延子层的导电类型和衬底的导电类型相同；

28、步骤4：通过离子注入工艺在第二外延子层远离第一外延子层的一侧形成一第二导电类型连接区；其中，第二导电类型连接区在垂直于衬底指向第一外延子层的方向的尺寸小于第二导电类型岛区在垂直于衬底指向第一外延子层的方向的尺寸；

29、多次执行步骤1-步骤4之后还包括：

30、对多层第一外延子层和第二外延子层进行退火处理，以使得在外延层内形成有导电类型相反的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区。

31、可选的，对多层第一外延子层和第二外延子层构成的外延层进行退火处理之后还包括：

32、在第二外延子层远离第一外延子层的一侧形成第三外延子层；

33、在第三外延子层远离第二外延子层的一侧形成体区和有源区；其中，多层第一外延子层、第二外延子层和第三外延子层构成外延层。

34、本发明实施例的技术方案，在垂直于衬底指向外延层的方向上，第二导电类型连接区的尺寸小于第二导电类型岛区的尺寸，相当于在第二导电类型柱区串联了多个电阻，且该电阻的阻值可以通过第二导电类型连接区的掺杂浓度和在垂直于衬底指向外延层的方向上的宽度进行调节。多个第二导电类型岛区与第一导电类型柱区构成的pn结（pnjunction）面积，比单个p柱与n柱构成的pn结面积更大，因此具有更大的源漏pn结电容，当超结开关器件处于快速开关过程时，其源漏之间相当于并联了一个电阻电容（resistancecapacitance，rc）吸收回路。等效的rc吸收回路有效吸收电压和电流过冲，从而减小电磁干扰噪声，改善器件的电磁干扰问题。

35、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种超结开关器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，在所述衬底指向所述外延层的方向上，相邻两所述第二导电类型岛区的间距小于0.5μm。

3.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，所述第二导电类型连接区在垂直于所述衬底指向所述外延层的方向的尺寸小于1μm。

4.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，所述第二导电类型连接区在所述衬底的正投影位于所述第二导电类型岛区在所述衬底的正投影之内。

5.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，多个所述第二导电类型岛区在所述衬底的正投影重合。

6.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，多个所述第二导电类型连接区在所述衬底的正投影重合。

7.根据权利要求1所述的超结开关器件，其特征在于，所述第一导电类型柱区和多个所述第二导电类型岛区的掺杂浓度相同。

8.一种超结开关器件的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的超结开关器件，所述超结开关器件的制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的超结开关器件的制备方法，其特征在于，在所述外延层内形成有导电类型相反的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区包括：

10.根据权利要求9所述的超结开关器件的制备方法，其特征在于，对多层所述第一外延子层和所述第二外延子层构成的所述外延层进行退火处理之后还包括：

技术总结本发明公开一种超结开关器件及其制备方法。该超结开关器件包括衬底；外延层；体区和有源区；外延层设置导电类型相反且在垂直于衬底指向外延层的方向交替相间设置的第一导电类型柱区和第二导电类型柱区；第二导电类型柱区包括多个第二导电类型岛区和多个第二导电类型连接区；第二导电类型岛区和第二导电类型连接区交替相间设置，第二导电类型连接区位于相邻两第二导电类型岛区之间；在垂直于衬底指向外延层的方向，第二导电类型连接区的尺寸小于第二导电类型岛区的尺寸；本发明实施例的技术方案，在源极和漏极之间引入电阻并增大源漏电容，形成电阻电容吸收回路，实现对电压和电流过冲缓解，改善器件的电磁干扰问题。技术研发人员：吴玉舟,禹久泓,郭霄受保护的技术使用者：上海超致半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20