一种超级结器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超级结技术领域，具体公开了一种超级结器件。
【背景技术】
[0002]传统的硅功率器件，它的击穿电压和导通电阻有如下关系，导通电阻正比于击穿电压的2.5次方，击穿电压增加I倍，导通电阻变为原来的4.7倍，这使得高压使用的场景(如要求击穿电压在600V以上)，器件的导通电阻变得无法接受。
[0003]超级结是一种能够显著减小器件导通电阻的结构，它利用在漂移区中掺入具有互补类型的杂质(如在N型漂移区中掺入P型杂质)，可以大大减小导通电阻，实现。
[0004]通常超级结的结构如下，以N型硅基超级结为例，超级结通常包含以下几个部分:栅极，通常是由多晶硅组成，厚度通常在3000-5000埃之间；氧化层，用来是实现栅和沟通的隔离，氧化层的厚度决定了栅极的耐压，通常为了保证一定的栅极耐压，氧化层的厚度一般大于500埃;N型重掺杂形成的源极，掺杂的剂量通常是在以上;P型沟道，P型沟道的掺杂剂量通常是在之间，它的掺杂剂量决定了器件的阈值电压，掺杂剂量越高，器件的阈值电压越高；4为P型重掺杂，用于形成空穴的收集区；N型漂移区，漂移区的掺杂的体浓度通常是在之间，漂移区的厚度决定了器件的击穿电压;P型互补掺杂，它是用来横向跟N型漂移区耗尽，从而可以同时实现高的掺杂浓度和高的击穿电压，P型互补掺杂在工艺上通常有两种实现方式，一种是通过多次外延形成，另外一种是通过挖槽和P型硅填入形成的；N型高掺杂的衬底，其体浓度以上，其高的掺杂浓度是为了减小衬底的电阻;N型缓冲层，N型缓冲层的主要目的是为了防止因为工艺的热过程，高掺杂的衬底的原子扩散到漂移区，造成漂移区的掺杂浓度提高，从而降低器件的击穿电压。缓冲层的掺杂浓度通常跟7的掺杂浓度基本保持一致。
[0005]超级结器件一直有一个问题，就是反向恢复的软度因子太小，导致器件的电压过冲很大，严重的时候甚至造成器件的损坏。其中，反向恢复的软度因子是指:超级结在工作的时候，器件会反向导通，超级结寄生的二极管会发生正向导通，一段时间后会发生反向恢复。反向恢复的典型曲线，如附图1所示。器件在刚开始的时候，属于反向导通状态，对应的电流为，对应的电压通常为V左右。器件发生反向恢复的时候，器件的电流逐渐降低，直至(最大反向恢复电流)。电流降低的斜率主要是取决于外围电流，通常调整外围电流可以改变降低的斜率。通常电流降低的斜率越大，器件的越大。随之器件进行正向截止状态。器件的电流逐渐减小至O。我们都希望器件减小到O的时间越慢越好，因为电路中有电感，电感上的电压降正比于电流的变化，电流变化太快，会造成电压的大的过冲，甚至会造成器件的损坏。
[0006]定义器件的软度因子为，其中为器件的电流从O到所需要的时间。为器件的电流从到所需要的时间。我们希望器件的软度因子越高越好，但是目前超级结器件的软度因子通常在之间。【实用新型内容】
[0007]本实用新型为了解决现有超级结器件存在的软度因子太小导致器件的电压过冲很大，严重的时候甚至造成器件的损坏问题，而提供一种超级结器件，能够提高器件的软度因子。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，其特征在于，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括至少两层。
[0009]所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层。
[0010]所述缓冲层包括第一缓冲层、第二缓冲层和第三缓冲层。
[0011]所述氧化层置于栅极的下方，所述氧化层的下方设置有N型漂移区，所述N型漂移区的外围设置有P型互补掺杂区。
[0012]所述P型互补掺杂区的上方设置有P型沟道，所述P型沟道的上方设置有P型掺杂形成的收集区和N型掺杂形成的源极。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0014]本实用新型的超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括至少两层。本实用新型通过将缓冲层设置为至少两层，通过增加缓冲层的厚度能够提高超级结器件的软度因子。
【附图说明】
[0015]图1是反向恢复的典型曲线；
[0016]图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
[0017]图3是本实用新型实施例三的结构示意图；
[0018]图4是本实用新型通过将缓冲层设置为多层后，与现有的超级结器件的对比，其中5um为现有超级结器件的软度因子，15um为本实用新型的软度因子；
[0019]图中标记:1、栅极，2、氧化层、3、N型掺杂形成的源极，4、P型掺杂形成的收集区，5、P型沟道，6、P型互补掺杂区，7、N型漂移区，8a、第一缓冲层，Sb、第二缓冲层，Sc、第三缓冲层，9、衬底。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0021]结合附图，本实用新型的超级结器件，包括栅极1、氧化层2、N型掺杂形成的源极3、P型掺杂形成的收集区4、P型沟道5、P型互补掺杂区6和N型漂移区7，所述P型互补掺杂区6和N型漂移区7的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层9，所述缓冲层包括至少两层。本实用新型通过将缓冲层设置为至少两层，通过增加缓冲层的厚度能够提高超级结器件的软度因子。
[0022]作为本实用新型的一实施例，所述缓冲层包括第一缓冲层8a和第二缓冲层Sb。
[0023]作为本实用新型另一实施例，缓冲层包括第一缓冲层8a、第二缓冲层Sb和第三缓冲层8c。
[0024]本实用新型的缓冲层还可以设置为多层，如第一缓冲层、第二缓冲层、第三缓冲层、第四缓冲层等。
[0025]其中，氧化层2置于栅极I的下方，所述氧化层2的下方设置有N型漂移区7，所述N型漂移区7的外围设置有P型互补掺杂区6。
[0026]所述P型互补掺杂区6的上方设置有P型沟道5，所述P型沟道5的上方设置有P型掺杂形成的收集区和N型掺杂形成的源极。
[0027]由于缓冲层的厚度越厚，会增加器件的导通电阻，因此，不能够简单的仅仅增加缓冲层的厚度，因此，本实用新型将缓冲层设置为多层。其中，第一缓冲层8a的掺杂浓度与N型漂移区7的掺杂浓度一直，第二缓冲层8b、第三缓冲层8c以及第四缓冲层等的掺杂浓度比第一缓冲层的掺杂浓度大于第一缓冲层的掺杂浓度。
[0028]第一缓冲层8a用来承受击穿电压；第二缓冲层8b、第三缓冲层8c以及第四缓冲层用来增加缓冲层的宽度，第二缓冲层Sb、第三缓冲层Sc以及第四缓冲层的作用不是用来承受击穿电压，仅仅是用来在超级结器件在二极管正向导通时，存贮更多的电子和空穴对，从而提高二极管的软度。
[0029]本实用新型不仅适合于Si器件也适合于其它新型器件，如II1-V族器件和SiC等新型功率器件。此外，本实用新型列出来的为纵向超级结器件，同时也适合于横向超级结器件，对于横向超级结器件也有同样的情况。
[0030]结合图4，在其他条件相同的情况下，是本实用新型通过将缓冲层设置为多层后，与现有的超级结器件的对比，其中5um为现有超级结器件的软度因子，15um为本实用新型的软度因子;从附图4中，可以看出本实用新型的软度因子提高了I倍以上。
[0031]实施例一:本实施例的超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括至少两层。
[0032]实施例二:本实施例的超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层。
[0033]实施例三:本实施例的超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，缓冲层包括第一缓冲层、第二缓冲层和第三缓冲层。
[0034]实施例四:在实施例一至实施例三中任一实施例的基础之上，所述氧化层置于栅极的下方，所述氧化层的下方设置有N型漂移区，所述N型漂移区的外围设置有P型互补掺杂区。
[0035]实施例五:在实施例四的基础之上，所述P型互补掺杂区的上方设置有P型沟道，所述P型沟道的上方设置有P型掺杂形成的收集区和N型掺杂形成的源极。
【主权项】
1.一种超级结器件，包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，其特征在于，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括至少两层。2.根据权利要求1所述的一种超级结器件，其特征在于，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层。3.根据权利要求2所述的一种超级结器件，其特征在于，所述缓冲层包括第一缓冲层、第二缓冲层和第三缓冲层。4.根据权利要求3所述的一种超级结器件，其特征在于，所述氧化层置于栅极的下方，所述氧化层的下方设置有N型漂移区，所述N型漂移区的外围设置有P型互补掺杂区。5.根据权利要求4所述的一种超级结器件，其特征在于，所述P型互补掺杂区的上方设置有P型沟道，所述P型沟道的上方设置有P型掺杂形成的收集区和N型掺杂形成的源极。
【专利摘要】本实用新型属于超级结技术领域，公开了一种超级结器件，用于解决现有超级结器件存在的软度因子太小导致器件的电压过冲很大，严重的时候甚至造成器件的损坏问题。本实用新型包括栅极、氧化层、N型掺杂形成的源极、P型掺杂形成的收集区、P型沟道、P型互补掺杂区和N型漂移区，所述P型互补掺杂区和N型漂移区的下方设置有缓冲层，所述缓冲层的下方设置有衬底层，所述缓冲层包括至少两层。本实用新型通过对缓冲层的改进，能够提高超级结器件的软度因子。
【IPC分类】H01L29/06
【公开号】CN205264709
【申请号】CN201521043232
【发明人】曾大杰
【申请人】深圳尚阳通科技有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月15日