[发明专利]具有超结结构的半导体器件及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2007年1月31日、申请号为200710007374.6、发明名称为“具有超结结构的半导体器件及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有超结结构的半导体器件以及制造具有超结结构的半导体器件的方法。

背景技术

超结MOSFET的衬底是通过在晶体管形成区中重复地设置一种PN柱对而构成的，例如在JP-A-2004-146689中所公开的。作为其结果，与常规MOSFET相比，通过减少漂移电阻可以减少导通电阻并可以进行高速转换。

尽管可以进行高速转换，但是在从导通状态向截止状态转换时，漏极和源极之间的电流会突然中断。因此，漏极和源极之间的电压急剧增长，因而发生如击穿鲁棒性(breakdown robustness amount)退化、产生无线电噪声等问题。

此外，具有超结结构的MOSFET例如在美国专利申请公报No.2005-0035401中公开了。这种超结结构是通过交替地设置构成PN柱对的N型杂质区和P型杂质区而构成的。与常规MOSFET相比，通过减少漂移电阻而减少了导通电阻并可以进行高速转换。

然而，在该超结MOSFET中，PN柱对立即被耗尽。因此，与常规MOSFET相比，尽管在高电压操作下可以进行高速转换，但是在从导通状态向截止状态转换时，漏极和源极之间的电流会突然中断。因此，漏极和源极之间的电压大大增加，因而发生如产生无线电噪声、击穿鲁棒性退化、恢复特性下降等问题。

因此，需要一种半导体器件，在从导通状态向截止状态转换时可以限制电压的急剧升高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有超结结构的半导体器件。本发明的另一目的是提供一种制造具有超结结构的半导体器件的方法。

根据本公开内容的第一方案，具有超结结构的半导体器件包括：具有第一导电类型并在电流流动方向延伸的多个第一柱；和具有第二导电类型并在电流流动方向延伸的多个第二柱。第一柱和第二柱在垂直于电流流动方向的交替(alternating)方向上交替地设置，从而提供超结结构。每个第一柱提供漂移层，在导通状态的情况下用于使电流流过。第一柱和第二柱在第一柱和第二柱之间具有边界，在截止状态的情况下耗尽层从该边界延展。第一柱和第二柱中的至少一个具有杂质剂量，这种杂质剂量在交替方向上随着位置不同而是不均匀的。

当该器件从导通状态向截止状态转换时，完全耗尽第一和第二柱的时间在交替方向随着位置不同而是有偏差的。因此，当器件转换到截止状态时，电压跳动减少了。

根据本公开内容的第二方案，具有超结结构的半导体器件包括：具有第一导电类型并在电流流动方向延伸的多个第一柱；和具有第二导电类型并在电流流动方向延伸的多个第二柱。第一柱和第二柱在垂直于电流流动方向的交替方向上交替地设置，从而提供超结结构。每个第一柱提供漂移层，在导通状态的情况下用于使电流流过。第一柱和第二柱在第一柱和第二柱之间具有边界，在截止状态的情况下耗尽层从该边界延展。第一柱和第二柱中的至少一个具有杂质剂量，这种杂质剂量在电流流动方向上随着位置不同而是不均匀的。

当该器件从导通状态向截止状态转换时，完全耗尽第一和第二柱的时间在电流流动方向随着位置不同而是有偏差的。因此，当器件转换到截止状态时，电压跳动减少了。

根据本公开内容的第三方案，用于制造具有超结结构的半导体器件的方法包括：制备具有第一导电类型的半导体衬底；在该衬底中形成多个沟槽，其中每个沟槽具有沿着第一方向的恒定宽度，并且其中沿着第一方向相邻的两个沟槽之间的距离至少包括第一距离和第二距离；在衬底上形成具有第二导电类型的外延膜，从而用该外延膜填充这些沟槽；以及对其上形成外延膜的衬底的一侧进行平坦化。

上述方法提供了半导体器件，其中当该器件转换到截止状态时减少了电压跳动。

根据本公开内容的第四方案，具有超结结构的半导体器件包括：具有第一导电类型并在电流流动方向延伸的多个第一柱；和具有第二导电类型并在电流流动方向延伸的多个第二柱。第一柱和第二柱在垂直于电流流动方向的交替方向上交替地设置，从而提供超结结构。每个第一柱提供漂移层，在导通状态的情况下用于使电流流过。第一柱和第二柱在第一柱和第二柱之间具有边界，在截止状态的情况下耗尽层从该边界延展。第一柱和第二柱中的每一个在垂直于电流流动方向的平面上具有条形平面图形。第一柱和第二柱中的至少一个具有桥接部分，该桥接部分连接一个第一或第二柱和相邻的第一或第二柱。