[发明专利]一种超结半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种超结半导体器件，包括半导体基板，所述半导体基板包括第一导电类型衬底以及与所述第一导电类型衬底邻接的第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区的上表面形成半导体基板的第一主面，第一导电类型衬底的下表面形成半导体基板的第二主面；在第一导电类型漂移区内设置若干由第一导电类型柱与第二导电类型柱交替排布构成的超结结构，超结结构内的第一导电类型柱、第二导电类型柱在第一导电类型漂移区内从第一主面沿第一主面指向第二主面的方向延伸；在半导体基板的第一主面设置若干器件元胞，所述器件元胞包括从半导体基板第一主面向下延伸进入第一导电类型漂移区内的第二导电类型体区；其特征是：

超结结构的单元尺寸为W，其中，超结结构中第一导电类型柱的宽度为W1，超结结构中第二导电类型柱的宽度为W2，W=W1+W2；器件元胞的单元尺寸为W3；

超结结构中任一第二导电类型柱与至少一个第二导电类型体区相接触，超结构结构的单元尺寸W小于器件元胞的单元尺寸W3，且超结结构中第一导电类型柱的宽度W1不小于第二导电类型柱的宽度W2。

2.根据权利要求1所述的超结半导体器件，其特征是：所述器件元胞为MOS元胞或IGBT元胞。

3.根据权利要求2所述的超结半导体器件，其特征是：所述器件元胞包括栅极，所述栅极为沟槽栅或平面栅。

4.根据权利要求3所述的超结半导体器件，其特征是：所述器件元胞为MOS元胞，且栅电极采用平面栅时，器件元胞包括位于第二导电类型体区内的第一导电类型源区，在半导体基板的第一主面上设有绝缘介质层以及被所述绝缘介质层包围的栅电极，栅电极与半导体基板的第一主面间有栅氧化层，在所述绝缘介质层上淀积有源极金属，所述源极金属通过绝缘介质层与栅电极绝缘隔离，且源极金属与第一导电类型源区以及第二导电类型体区均欧姆接触；在半导体基板的第二主面上设有漏极金属，所述漏极金属与第一导电类型衬底欧姆接触。

5.一种超结半导体器件的制造方法，其特征是，所述超结半导体器件的制造方法包括如下步骤：

（a）、提供具有两个相对主面的半导体基板，两个相对主面包括第一主面及与第一主面相对应的第二主面；半导体基板的两个主面间包括第一导电类型衬底以及第一导电类型漂移区，第一导电类型漂移区的上表面形成第一主面，第一导电类型衬底的下表面形成第二主面；

（b）、在半导体基板的第一主面上淀积硬掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀硬掩膜层，以形成多个用于沟槽刻蚀的硬掩膜开口，其中，硬掩膜开口的宽度为W，相邻硬掩膜开口的间距为W；

（c）、通过上述硬掩膜开口，利用各向异性刻蚀方法在第一导电类型漂移区内形成多个沟槽，所述沟槽从第一主面向下延伸；

（d）、对上述沟槽的侧壁进行第二导电类型杂质离子的注入，以得到第二导电类型注入层；

（e）、在上述半导体基板的第一主面上淀积第一导电类型材料，所述第一导电类型材料填充在上述沟槽内，对第一主面进行平坦化，去除上述硬掩膜层，以得到位于第一导电类型漂移区内由第二导电类型注入层间隔的第一导电类型填充体；

（f）、通过常规半导体工艺在第一主面上制造所需的器件元胞，所述器件元胞包括第二导电类型体区，第二导电类型体区从第一主面延伸进入第一导电类型漂移区内，同时，第二导电类型注入层扩散后形成第二导电类型柱，第一导电类型填充体形成第一导电类型柱，第一导电类型柱与第二导电类型柱交替分布构成超结结构；

超结结构的单元尺寸为W，其中，超结结构中第一导电类型柱的宽度为W1，超结结构中第二导电类型柱的宽度为W2，W=W1+W2；器件元胞的单元尺寸为W3；超结结构中任一第二导电类型柱与至少一个第二导电类型体区相接触，超结构结构的单元尺寸W小于器件元胞的单元尺寸W3，且超结结构中第一导电类型柱的宽度W1不小于第二导电类型柱的宽度W2。

6.根据权利要求5所述超结半导体器件的制造方法，其特征是：所述硬掩膜层为LPTEOS、热氧化二氧化硅加化学气相沉积二氧化硅或热二氧化硅加氮化硅。

7.根据权利要求5所述超结半导体器件的制造方法，其特征是：所述器件元胞为MOS元胞或IGBT元胞；所述器件元胞包括栅极，所述栅极为沟槽栅或平面栅。