一種超級結器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于超級結技術領域，具體公開了一種超級結器件。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的硅功率器件，它的擊穿電壓和導通電阻有如下關系，導通電阻正比于擊穿電壓的2.5次方，擊穿電壓增加I倍，導通電阻變?yōu)樵瓉淼?.7倍，這使得高壓使用的場景(如要求擊穿電壓在600V以上)，器件的導通電阻變得無法接受。
[0003]超級結是一種能夠顯著減小器件導通電阻的結構，它利用在漂移區(qū)中摻入具有互補類型的雜質(如在N型漂移區(qū)中摻入P型雜質)，可以大大減小導通電阻，實現(xiàn)。
[0004]通常超級結的結構如下，以N型硅基超級結為例，超級結通常包含以下幾個部分:柵極，通常是由多晶硅組成，厚度通常在3000-5000埃之間；氧化層，用來是實現(xiàn)柵和溝通的隔離，氧化層的厚度決定了柵極的耐壓，通常為了保證一定的柵極耐壓，氧化層的厚度一般大于500埃;N型重摻雜形成的源極，摻雜的劑量通常是在以上;P型溝道，P型溝道的摻雜劑量通常是在之間，它的摻雜劑量決定了器件的閾值電壓，摻雜劑量越高，器件的閾值電壓越高；4為P型重摻雜，用于形成空穴的收集區(qū)；N型漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜的體濃度通常是在之間，漂移區(qū)的厚度決定了器件的擊穿電壓;P型互補摻雜，它是用來橫向跟N型漂移區(qū)耗盡，從而可以同時實現(xiàn)高的摻雜濃度和高的擊穿電壓，P型互補摻雜在工藝上通常有兩種實現(xiàn)方式，一種是通過多次外延形成，另外一種是通過挖槽和P型硅填入形成的；N型高摻雜的襯底，其體濃度以上，其高的摻雜濃度是為了減小襯底的電阻;N型緩沖層，N型緩沖層的主要目的是為了防止因為工藝的熱過程，高摻雜的襯底的原子擴散到漂移區(qū)，造成漂移區(qū)的摻雜濃度提高，從而降低器件的擊穿電壓。緩沖層的摻雜濃度通常跟7的摻雜濃度基本保持一致。
[0005]超級結器件一直有一個問題，就是反向恢復的軟度因子太小，導致器件的電壓過沖很大，嚴重的時候甚至造成器件的損壞。其中，反向恢復的軟度因子是指:超級結在工作的時候，器件會反向導通，超級結寄生的二極管會發(fā)生正向導通，一段時間后會發(fā)生反向恢復。反向恢復的典型曲線，如附圖1所示。器件在剛開始的時候，屬于反向導通狀態(tài)，對應的電流為，對應的電壓通常為V左右。器件發(fā)生反向恢復的時候，器件的電流逐漸降低，直至(最大反向恢復電流)。電流降低的斜率主要是取決于外圍電流，通常調整外圍電流可以改變降低的斜率。通常電流降低的斜率越大，器件的越大。隨之器件進行正向截止狀態(tài)。器件的電流逐漸減小至O。我們都希望器件減小到O的時間越慢越好，因為電路中有電感，電感上的電壓降正比于電流的變化，電流變化太快，會造成電壓的大的過沖，甚至會造成器件的損壞。
[0006]定義器件的軟度因子為，其中為器件的電流從O到所需要的時間。為器件的電流從到所需要的時間。我們希望器件的軟度因子越高越好，但是目前超級結器件的軟度因子通常在之間?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0007]本實用新型為了解決現(xiàn)有超級結器件存在的軟度因子太小導致器件的電壓過沖很大，嚴重的時候甚至造成器件的損壞問題，而提供一種超級結器件，能夠提高器件的軟度因子。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，其特征在于，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括至少兩層。
[0009]所述緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層。
[0010]所述緩沖層包括第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層。
[0011]所述氧化層置于柵極的下方，所述氧化層的下方設置有N型漂移區(qū)，所述N型漂移區(qū)的外圍設置有P型互補摻雜區(qū)。
[0012]所述P型互補摻雜區(qū)的上方設置有P型溝道，所述P型溝道的上方設置有P型摻雜形成的收集區(qū)和N型摻雜形成的源極。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]本實用新型的超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括至少兩層。本實用新型通過將緩沖層設置為至少兩層，通過增加緩沖層的厚度能夠提高超級結器件的軟度因子。
【附圖說明】
[0015]圖1是反向恢復的典型曲線；
[0016]圖2是本實用新型實施例二的結構示意圖；
[0017]圖3是本實用新型實施例三的結構示意圖；
[0018]圖4是本實用新型通過將緩沖層設置為多層后，與現(xiàn)有的超級結器件的對比，其中5um為現(xiàn)有超級結器件的軟度因子，15um為本實用新型的軟度因子；
[0019]圖中標記:1、柵極，2、氧化層、3、N型摻雜形成的源極，4、P型摻雜形成的收集區(qū)，5、P型溝道，6、P型互補摻雜區(qū)，7、N型漂移區(qū)，8a、第一緩沖層，Sb、第二緩沖層，Sc、第三緩沖層，9、襯底。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，并不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域的普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所用實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0021]結合附圖，本實用新型的超級結器件，包括柵極1、氧化層2、N型摻雜形成的源極3、P型摻雜形成的收集區(qū)4、P型溝道5、P型互補摻雜區(qū)6和N型漂移區(qū)7，所述P型互補摻雜區(qū)6和N型漂移區(qū)7的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層9，所述緩沖層包括至少兩層。本實用新型通過將緩沖層設置為至少兩層，通過增加緩沖層的厚度能夠提高超級結器件的軟度因子。
[0022]作為本實用新型的一實施例，所述緩沖層包括第一緩沖層8a和第二緩沖層Sb。
[0023]作為本實用新型另一實施例，緩沖層包括第一緩沖層8a、第二緩沖層Sb和第三緩沖層8c。
[0024]本實用新型的緩沖層還可以設置為多層，如第一緩沖層、第二緩沖層、第三緩沖層、第四緩沖層等。
[0025]其中，氧化層2置于柵極I的下方，所述氧化層2的下方設置有N型漂移區(qū)7，所述N型漂移區(qū)7的外圍設置有P型互補摻雜區(qū)6。
[0026]所述P型互補摻雜區(qū)6的上方設置有P型溝道5，所述P型溝道5的上方設置有P型摻雜形成的收集區(qū)和N型摻雜形成的源極。
[0027]由于緩沖層的厚度越厚，會增加器件的導通電阻，因此，不能夠簡單的僅僅增加緩沖層的厚度，因此，本實用新型將緩沖層設置為多層。其中，第一緩沖層8a的摻雜濃度與N型漂移區(qū)7的摻雜濃度一直，第二緩沖層8b、第三緩沖層8c以及第四緩沖層等的摻雜濃度比第一緩沖層的摻雜濃度大于第一緩沖層的摻雜濃度。
[0028]第一緩沖層8a用來承受擊穿電壓；第二緩沖層8b、第三緩沖層8c以及第四緩沖層用來增加緩沖層的寬度，第二緩沖層Sb、第三緩沖層Sc以及第四緩沖層的作用不是用來承受擊穿電壓，僅僅是用來在超級結器件在二極管正向導通時，存貯更多的電子和空穴對，從而提高二極管的軟度。
[0029]本實用新型不僅適合于Si器件也適合于其它新型器件，如II1-V族器件和SiC等新型功率器件。此外，本實用新型列出來的為縱向超級結器件，同時也適合于橫向超級結器件，對于橫向超級結器件也有同樣的情況。
[0030]結合圖4，在其他條件相同的情況下，是本實用新型通過將緩沖層設置為多層后，與現(xiàn)有的超級結器件的對比，其中5um為現(xiàn)有超級結器件的軟度因子，15um為本實用新型的軟度因子;從附圖4中，可以看出本實用新型的軟度因子提高了I倍以上。
[0031]實施例一:本實施例的超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括至少兩層。
[0032]實施例二:本實施例的超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層。
[0033]實施例三:本實施例的超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，緩沖層包括第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層。
[0034]實施例四:在實施例一至實施例三中任一實施例的基礎之上，所述氧化層置于柵極的下方，所述氧化層的下方設置有N型漂移區(qū)，所述N型漂移區(qū)的外圍設置有P型互補摻雜區(qū)。
[0035]實施例五:在實施例四的基礎之上，所述P型互補摻雜區(qū)的上方設置有P型溝道，所述P型溝道的上方設置有P型摻雜形成的收集區(qū)和N型摻雜形成的源極。
【主權項】
1.一種超級結器件，包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，其特征在于，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括至少兩層。2.根據權利要求1所述的一種超級結器件，其特征在于，所述緩沖層包括第一緩沖層和第二緩沖層。3.根據權利要求2所述的一種超級結器件，其特征在于，所述緩沖層包括第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層。4.根據權利要求3所述的一種超級結器件，其特征在于，所述氧化層置于柵極的下方，所述氧化層的下方設置有N型漂移區(qū)，所述N型漂移區(qū)的外圍設置有P型互補摻雜區(qū)。5.根據權利要求4所述的一種超級結器件，其特征在于，所述P型互補摻雜區(qū)的上方設置有P型溝道，所述P型溝道的上方設置有P型摻雜形成的收集區(qū)和N型摻雜形成的源極。
【專利摘要】本實用新型屬于超級結技術領域，公開了一種超級結器件，用于解決現(xiàn)有超級結器件存在的軟度因子太小導致器件的電壓過沖很大，嚴重的時候甚至造成器件的損壞問題。本實用新型包括柵極、氧化層、N型摻雜形成的源極、P型摻雜形成的收集區(qū)、P型溝道、P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)，所述P型互補摻雜區(qū)和N型漂移區(qū)的下方設置有緩沖層，所述緩沖層的下方設置有襯底層，所述緩沖層包括至少兩層。本實用新型通過對緩沖層的改進，能夠提高超級結器件的軟度因子。
【IPC分類】H01L29/06
【公開號】CN205264709
【申請?zhí)枴緾N201521043232
【發(fā)明人】曾大杰
【申請人】深圳尚陽通科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月15日