[发明专利]超结器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种超结器件结构，其特征在于，包括：

第一导电类型的半导体衬底；

第一导电类型的外延层，位于所述半导体衬底的上表面；

第二导电类型的柱结构，位于所述外延层内，且沿所述外延层的厚度方向延伸，所述柱结构与所述外延层具有不同的晶格常数；

其中，所述外延层包含硅材料层；所述柱结构包含锗硅材料层。

2.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，在所述柱结构中，各区域具有相同的锗的原子数百分含量，所述锗的原子数百分含量为0.5％～30％。

3.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，在所述柱结构中，锗的原子数百分含量沿所述外延层的厚度方向渐变；靠近所述半导体衬底一侧的所述锗的原子数百分含量最高，或者，靠近所述半导体衬底一侧的所述锗的原子数百分含量最低；所述锗的原子数百分含量的渐变范围为5％至35％。

4.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述柱结构沿所述外延层的厚度方向具有由硅材料层和锗硅材料层周期性重复层叠构成的层叠结构；在所述锗硅材料层中，各区域具有相同的锗的原子数百分含量，所述锗的原子数百分含量为0.5％～30％。

5.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述第一导电类型为n型且所述第二导电类型为p型；或者，所述第一导电类型为p型且所述第二导电类型为n型。

6.根据权利要求1所述的超结器件结构，其特征在于，所述超结器件结构还包括：

体接触区，位于所述外延层内，且位于所述柱结构的顶部；

栅氧化层，位于所述外延层的上表面；

多晶硅栅，位于所述栅氧化层的上表面；

源区，位于所述体接触区内；

层间电介质层，位于所述多晶硅栅的表面及侧壁；

正面金属电极，位于所述体接触区、所述源区及所述层间电介质层的表面；

背面金属电极，位于所述半导体衬底远离所述外延层的表面。

7.一种超结器件结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供第一导电类型的半导体衬底；

在所述半导体衬底上外延生长第一导电类型的外延层；

在所述外延层内形成第二导电类型的柱结构，且所述柱结构沿所述外延层的厚度方向延伸；所述柱结构与所述外延层具有不同的晶格常数；

其中，所述外延层包含硅材料层；所述柱结构包含锗硅材料层。

8.根据权利要求7所述的超结器件结构的制备方法，其特征在于，在所述柱结构中，各区域具有相同的锗的原子数百分含量，所述锗的原子数百分含量为0.5％～30％。

9.根据权利要求7所述的超结器件结构的制备方法，其特征在于，在所述柱结构中，锗的原子数百分含量沿所述外延层的厚度方向渐变；靠近所述半导体衬底一侧的所述锗的原子数百分含量最高，或者，靠近所述半导体衬底一侧的所述锗的原子数百分含量最低；所述锗的原子数百分含量的渐变范围为5％至35％。

10.根据权利要求7所述的超结器件结构的制备方法，其特征在于，所述柱结构沿所述外延层的厚度方向具有由硅材料层和锗硅材料层周期性重复层叠构成的层叠结构；在所述锗硅材料层中，各区域具有相同的锗的原子数百分含量，所述锗的原子数百分含量为0.5％～30％。

11.根据权利要求7所述的超结器件结构的制备方法，其特征在于，所述第一导电类型为n型且所述第二导电类型为p型；或者，所述第一导电类型为p型且所述第二导电类型为n型。

12.根据权利要求7所述的超结器件结构的制备方法，其特征在于，在形成所述柱结构后，还包括如下步骤：

通过离子注入工艺在所述外延层内的所述柱结构的顶部形成体接触区；

在所述外延层的上表面形成栅氧化层；

在所述栅氧化层的上表面形成多晶硅栅；

通过离子注入工艺在所述体接触区内形成源区；

在所述多晶硅栅的表面及侧壁形成层间电介质层；

在所述体接触区、所述源区及所述层间电介质层的表面形成正面金属电极；

在所述半导体衬底远离所述外延层的表面形成背面金属电极。