[发明专利]超结器件结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超结器件结构及其制备方法，超结器件结构包括：第一导电类型的半导体衬底；第一导电类型的外延层，位于半导体衬底的上表面；第二导电类型的柱结构，位于外延层内，且沿外延层的厚度方向延伸，柱结构与外延层具有不同的晶格常数，外延层包含硅材料层；柱结构包含锗硅材料层。本发明通过形成与外延层具有不同晶格常数的柱结构，引入均匀可控的缺陷，从而增加载流子复合几率，降低载流子寿命，以达到在器件关断时载流子迅速减少的目的，对外延的第一导电类型薄膜产生压应力，导致外延第一导电类型漂移区载流子迁移率发生改变，相比传统超结器件，提升了反向恢复能力。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超结器件结构及其制备方法。

背景技术

在现代生活中，电能是一种经济实用且清洁可控的能源。对于电能的传输和转换，功率器件正扮演着越来越重要的角色。其中，超结器件(Super Junction)突破了传统硅基高压器件中高耐压与低电阻不可兼得的限制，实现了同时具备高耐压和优异导通的器件特性，是一种极具应用前景的功率器件。

目前，超结功率器件的开关速度还具有很大限制。这是由于超结器件的寄生二极管反向恢复特性不够理想。这就限制了超结器件在相关领域的应用。为了解决超结器件反向恢复较慢的问题，业界在电路设计参数、器件结构参数及器件物理参数等方面都进行了深入的优化和研究。其中，在优化器件物理参数时，一般通过引入缺陷，增加载流子复合几率，降低载流子寿命，以达到在器件关断时载流子迅速减少的目的。

然而，由于超结漂移区一般深达数十微米，通过从表面进行高能辐照或金属掺杂等方法引入的缺陷难以保证深入并均匀分布至整个漂移区；且采用辐照工艺或金属扩散工艺引入缺陷也会增加产品成本及制程复杂度。

因此，有必要提出一种新的超结器件结构及其制备方法，解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超结器件结构及其制备方法，用于解决现有技术中在超结漂移区的缺陷引入难以保证深入并均匀分布至整个漂移区的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种超结器件结构，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。

作为本发明的一种可选方案，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％。

作为本发明的一种可选方案，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％。

作为本发明的一种可选方案，所述外延层包含硅材料层；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％。

作为本发明的一种可选方案，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。

作为本发明的一种可选方案，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；