本实用新型涉及半导体分立器件技术领域，具体而言，涉及一种超结场效应管。
背景技术：
超结场效应管由于具备的超深PN结，可有效提高外延浓度从而降低自身的导通电阻，目前，其在市面上的应用有逐步替代传统的平面场效应管的趋势。
但是，也由于超结场效应管所具备超深PN结结构，使得超深PN结的结面面积很大。当超结场效应管内部的寄生二极管处于反向恢复的过程中时，超深PN结的结面面积过大会导致在回复过程中N结在短时间内被抽流过多的空穴，根据电中性原则,N结的电子数量与空穴数量会骤然消失，进而导致反向恢复时产生的末端电流会突然下跌，使得超结场效应管所在器件的电压波形震荡，甚至损坏器件及影响整个电路的稳定性。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超结场效应管，其能够有效的改善上述缺陷。
本实用新型的实施例通过以下方式实现：
第一方面，本实用新型的实施例提供了一种超结场效应管，包括：栅极源极层、漏极层、PN结型半导体层和P型补偿半导体层。所述PN结型半导体层具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端与所述栅极源极层连接。所述P型补偿半导体层嵌入在所述第二端与所述漏极层的连接处，用于在所述超结场效应管处于反向恢复的过程中时，所述P型补偿半导体层与所述PN结型半导体层间为PN结导通状态，以使所述PN结型半导体层中包含注入的空穴，以维持所述PN结型半导体层中的载流子平衡。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述P 型补偿半导体层嵌入在所述第二端的中心处，所述P型补偿半导体层和所述第二端均与所述漏极层连接。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述 PN结型半导体层包括：第一P型半导体层、第二P型半导体层和N型半导体层。所述N型半导体层具有相对设置的第三端和第四端，所述第三端位于所述第一端上，所述第四端位于所述第二端上，所述P型补偿半导体层嵌入在所述第四端的中心处以设置在所述N型半导体层内，所述N型半导体层的轴线的方向为所述第三端指向所述第四端的方向。所述第一P型半导体层和所述第二P型半导体层均沿所述轴线对称设置于所述N型半导体层的周面。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述N 型半导体层为由第一N型半导体材料制成。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述漏极层包括：衬底层和漏极电极层。所述衬底层具有相对设置的第五端和第六端，所述第五端分别与所述第二端和所述P型补偿半导体层连接，所述第六端与所述漏极电极层连接。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述栅极源极层包括：源极层、介质层和栅极层，所述源极层与所述第一端连接并套设所述介质层，所述介质层与所述第一端连接并套设所述栅极层，所述栅极层与所述第一端连接。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述源极层包括：源极电极层、第一源极有源层和第二源极有源层。所述源极电极层套设所述介质层并与所述第一端上的所述第一P型半导体层和所述第二P型半导体层均连接。所述第一源极有源层嵌入所述第一P型半导体层并与所述源极电极层、所述介质层和所述栅极层均连接。所述第二源极有源层嵌入所述第二P型半导体层并与所述源极电极层、所述介质层和所述栅极层均连接。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第一源极有源层和所述第二源极有源层均由第二N型半导体材料制成。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述第二N型半导体材料的浓度大于制成所述N型半导体层的第一N型半导体材料的浓度。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述栅极层包括：栅极电极层和多晶硅层。所述栅极电极层与所述第一端连接，所述栅极电极层和所述多晶硅层贴合并均被所述介质层套设。
本实用新型实施例的有益效果是：
通过将P型补偿半导体层嵌入在第二端与漏极层的连接处，那么P型补偿半导体能够与PN结型半导体层间构成一个PN结。在当超结场效应管内的寄生二极管处于反向恢复的过程中而使得PN结型半导体层短时间内被大量的抽流载流子时，被抽流的载流子会形成压降从而诱导P型补偿半导体层与PN结型半导体层间构成的PN结处于导通状态，以使PN结型半导体层中包含由P型补偿半导体层注入的空穴，进而在PN结型半导体层被抽流载流子时，所补充的空穴仍然能够围维持PN结型半导体层中的载流子平衡。故避免发生电压波形震荡，并增强了电路的稳定性。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1示出了本实用新型第一实施例提供的一种超结场效应管的截面图；
图2示出了本实用新型第二实施例提供的一种超结场效应管的制造方法的流程图；
图3示出了本实用新型第二实施例提供的一种超结场效应管的制造方法中超结场效应管的第一制造示意图；
图4示出了本实用新型第二实施例提供的一种超结场效应管的制造方法中超结场效应管的第二制造示意图；
图5示出了本实用新型第二实施例提供的一种超结场效应管的制造方法中超结场效应管的第三制造示意图。
图标：100-超结场效应管；110-PN结型半导体层；111-第一端；112- 第二端；113-N型半导体层；1131-第三端；1132-第四端；114-第一P型半导体层；115-第二P型半导体层；120-P型补偿半导体层；130-漏极层；131- 衬底层；1311-第五端；1312-第六端；132-漏极电极层；140-栅极源极层； 141-源极层；1411-源极电极层；1412-第一源极有源层；1413-第二源极有源层；142-介质层；143-栅极层；1431-栅极电极层；1432-多晶硅层。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
第一实施例
请参阅图1，本实用新型第一实施例提供了一种超结场效应管100，该超结场效应管100包括：PN结型半导体层110、P型补偿半导体层120、漏极层130和栅极源极层140。
其中，PN结型半导体层110具有相对设置的第一端111和第二端112。第一端111与栅极源极层140连接。P型补偿半导体层120嵌入在第二端 112与漏极层130的连接处，P型补偿半导体层120于用在超结场效应管 100处于反向恢复的过程中时，P型补偿半导体层120与PN结型半导体层 110间为PN结导通状态，以使PN结型半导体层110中包含注入的空穴，以维持PN结型半导体层110中的载流子平衡。
具体的，PN结型半导体层110为由P形半导体材料和N型半导体材料共同制成的一块状结构，其中，P形半导体材料可以为掺入少量杂质硼元素 (或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)，N型半导体材可以为掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)。，PN结型半导体层110的块状结构可以为例如为：圆块状、三角块状、矩形块状或多边形块状等。本实施例中，PN结型半导体层110可选择为一矩形块状结构，但并不作为对本实施例的限定。此外，PN结型半导体层110为矩形块状结构的具体尺寸，本实施例也不做具体限定，其可根据实际实施情况进行选择。PN结型半导体层110的矩形块状结构使得PN结型半导体层110具备相对设置的第一端 111和第二端112。例如，当PN结型半导体层110放置于水平面上时，PN 结型半导体层110远离水平面的顶端为第一端111，而PN结型半导体层110 与水平面接触的底端为第二端112。
本实施例中，PN结型半导体层110包括：N型半导体层113、第一P 型半导体层114和第二P型半导体层115。
N型半导体层113为由第一N型半导体材料制成，即为由掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)制成的凸块状结构，且N型半导体层113的凸块状结构仅为本实施例的一种选择方式，并不作为对本实施例的限定。N型半导体层113的凸块状结构也使得N型半导体层113 具有相对设置的第三端1131和第四端1132。也例如，当N型半导体层113 放置于水平面上时，N型半导体层113远离水平面的顶端为第三端1131，而N型半导体层113与水平面接触的底端为第四端1132。进一步可理解到， N型半导体层113的凸块状结构使得第四端1132的截面尺寸大于第三端 1131的截面尺寸，且N型半导体层113的第三端1131即位于PN结型半导体层110的第一端111上，而N型半导体层113的第四端1132则位于PN 结型半导体层110的第二端112上并等同于第二端112。另外，N型半导体层113的凸块状结构还使得N型半导体层113可以具有一中心轴线，N型半导体层113的轴线的方向即为第三端1131指向第四端1132的方向。
第一P型半导体层114和第二P型半导体层115均为由为掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)制成的矩形块状结构，且第一P型半导体层114和第二P型半导体层115的矩形块状结构仅为本实施例的一种选择方式，并不作为对本实施例的限定。本实施例中，N型半导体层113、第一P型半导体层114和第二P型半导体层115共同构成了PN 结型半导体层110，故第一P型半导体层114和第二P型半导体层115应当均与N型半导体层113型形成一定连接关系。具体的，第一P型半导体层 114和第二P型半导体层115均与N型半导体层113型连接，连接所形成的相对位置关系为第一P型半导体层114和第二P型半导体层115均沿轴线对称设置于N型半导体层113的周面。
P型补偿半导体层120也为由为掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)制成的矩形块状结构。应当理解的是，为保证超结场效应管100的正常工作性能，P型补偿半导体层120的矩形块状结构的尺寸应当小于第一P型半导体层114或第二P型半导体层115的矩形块状结构的尺寸。进一步的，基于PN结型半导体层110上述结构关系，P型补偿半导体层120嵌入在第二端112与漏极层130的连接处即可以为P型补偿半导体层120嵌入在第二端112的中心处，即为P型补偿半导体层120嵌入在第四端1132的中心处以设置在所述N型半导体层113内。应当理解的是， P型补偿半导体层120的上述设置方式仅为本实施例的一种选择方式，并不作为对本实施例的限定。此外，为便于P型补偿半导体层120和PN结型半导体层110的第二端112能够便捷的与漏极层130连接，在P型补偿半导体层120嵌入PN结型半导体层110的第二端112后，P型补偿半导体层120 应当与第二端112保持平整。
漏极层130用于在超结场效应管100起到漏极的作用，具体的，漏极层130包括：衬底层131和漏极电极层132。
衬底层131常规半导体材料制成的一块状结构，其中，衬底层131的块状结构可以为例如为：圆块状、三角块状、矩形块状或多边形块状等。本实施例中，衬底层131的形状构成应当与PN结型半导体层110匹配，即衬底层131可选择为一尺寸与PN结型半导体层110匹配的矩形块状结构，但并不作为对本实施例的限定。衬底层131的矩形块状结构使得衬底层131 可具备相对设备的第五端1311和第六端1312。也例如，当衬底层131放置于水平面上时，衬底层131远离水平面的顶端为第五端1311，而衬底层131 与水平面接触的底端为第六端1312。漏极层130与第二端112的连接即为衬底层131的第五端1311分别与第二端112和P型补偿半导体层120连接，而衬底层131的第六端1312则与漏极电极层132连接。
应当理解的是，衬底层131的尺寸与PN结型半导体层110的尺寸匹配，即为衬底层131的第五端1311的截面形状尺寸与PN结型半导体层110的第二端112的截面形状尺寸相同。
漏极电极层132可以为由导电金属材料制成的块状结构，漏极电极层 132的块状结构可以为与衬底层131匹配的矩形块状结构，但并不作为对本实施例的限定。漏极电极层132与衬底层131的第六端1312连接的连接处的形状尺寸也与第六端1312的形状尺寸，以保证连接后的整体性。
栅极源极层140用于在超结场效应管100起到栅极和漏极的作用，具体的，栅极源极层140包括：源极层141、介质层142和栅极层143。
在本实施例中，源极层141具体包括：源极电极层1411、第一源极有源层1412和第二源极有源层1413。
源极电极层1411可以为由导电金属材料制成的凹块状结构，且源极电极层1411的凹块状结构的形状尺寸可以为与第一端111的形状尺寸匹配，但并不作为对本实施例的限定。源极电极层1411的凹块状结构使得其可以具备一第一矩形状的凹槽。进而在源极层141与第一端111连接并套设介质层142时，即为源极电极层1411与第一端111上的第一P型半导体层114 和第二P型半导体层115均连接，且源极电极层1411的第一矩形状的凹槽套设介质层142。此外，源极电极层1411与第一端111连接的连接处的形状尺寸也与第一端111的形状尺寸，以保证连接后的整体性。
第一源极有源层1412和第二源极有源层1413均可以为由第二N型半导体材料制成的矩形块状结构，即第一源极有源层1412和第二源极有源层 1413均可以为掺入少量杂质硼元素(或铟元素)的硅晶体(或锗晶体)制成的矩形块状结构，但并不作为对本实施例的限定。且为保证超结场效应管100的正常使用性能，第二N型半导体材料的浓度应当大于制成N型半导体层113的第一N型半导体材料的浓度。
本实施例中，第一源极有源层1412嵌入到第一P型半导体层114中后，且第一源极有源层1412还与源极电极层1411、介质层142和栅极层143均连接。以使第一源极有源层1412在第一P型半导体层114内形成一沟道区，保证超结场效应管100的正常工作。第二源极有源层1413嵌入到第二P型半导体层115中后，且第二源极有源层1413还与源极电极层1411、介质层 142和栅极层143均连接。以使第二源极有源层1413在第二P型半导体层 115内形成另一沟道区，保证超结场效应管100的正常工作。
介质层142可以为由绝缘材料制成的凹块状结构，且介质层142的凹块状结构的形状尺寸可以为与源极电极层1411的第一矩形状的凹槽的形状尺寸匹配，但并不作为对本实施例的限定。介质层142的凹块状结构使得其可以具备一第二矩形状的凹槽。进而在介质层142与第一端111连接，并且介质层142的第二矩形状的凹槽可以套设栅极层143时，介质层142 能够将栅极层143与源极层141隔离，以保证超结场效应管100的正常工作。
在本实施例中，栅极层143具体包括：栅极电极层1431和多晶硅层 1432。
栅极电极层1431可以为由导电金属材料制成的矩形状结构，但并不作为对本实施例的限定。而多晶硅层1432则为由常规半导体材料制成的尺寸与栅极电极层1431匹配的矩形状结构，但并不作为对本实施例的限定。本实施例中，介质层142的第二矩形状的凹槽套设栅极层143，且栅极层143 还与第一端111连接，即为多晶硅层1432和栅极电极层1431沿轴线方向并列设置，以使第二矩形状的凹槽将多晶硅层1432和栅极电极层1431均套设，且栅极电极层1431还与第一端111形成连接。
需要说明的是，为保证栅极源极层140与第一端111的连接，故在源极层141套设介质层142，且介质层142套设栅极层143后，栅极源极层 140与第一端111的连接处应当为一平整的面。
在本实施例提供的一种超结场效应管100中，该超结场效应管100的工作原理为：
在当超结场效应管100内的寄生二极管处于反向恢复的过程中时，N 型半导体层113的载流子(电子)在短时间内大量的流向漏极层130。此时，载流子的流经的路径上，载流子会绕过P型补偿半导体层120。进一步的，载流子绕过P型补偿半导体层120的路径则形成了电场方向为由漏极层130 指向P型补偿半导体层120的一电势降。在该电势降的电压达到大于或等于0.6V时，P型补偿半导体与N型半导体层113所构成的PN结便在该电势降的作用下诱导形成导通状态。进一步的，PN结的导通使得P型补偿半导体能够将空穴注入到N型半导体层113中，以使N型半导体层113内在电子大量被抽流后，所注入的空穴能够维持N型半导体层113中的载流子平衡。
第二实施例
请参阅图1至图5，本实用新型实施例提供了一种超结场效应管的制造方法，该超结场效应管的制造方法用于超结场效应管100，超结场效应管的制造方法包括：步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。
步骤S100：在漏极层上形成P型补偿半导体层。
先在漏极层130的衬底上生长一层厚度为2～4umN型半导体层113，该厚度为2～4um的N型半导体层113为N型半导体层113的一部分。进而基于该厚度为2～4um的N型半导体层113，通过光刻工艺向该厚度为2～4um 的N型半导体内注入剂量约1e12CM-2至5e13CM-2之间的掺杂杂质以在漏极层130上形成P型补偿半导体层120。
步骤S200：在所述漏极电极层上形成N型半导体层，以使N型半导体层套设所述P型补偿半导体层。
在厚度为2～4um的N型半导体层113和P型补偿半导体层120上生长形成另一部分N型半导体层113，以使厚度为2～4um的N型半导体层113 和另一部分N型半导体层113形成完整的N型半导体层113。其中，N型半导体层113具备相对设置的第三端1131和第四端1132，第三端1131和第四端1132之间的厚度可根据器件的耐压需求进行设置，例如，需要600V 耐压，则第三端1131和第四端1132之间的厚度可以为40um。
步骤S300：在所述N型半导体层的周面上对称形成第一P型半导体层和所述P型半导体层，其中，所述第一P型半导体层、所述第二P型半导体层和所述N型半导体层构成PN结型半导体层，所述PN结型半导体层具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端套设所述P型补偿半导体层。
利用光刻工艺，在N型半导体层113的周面上外延生长出第一P型半导体层114和第二P型半导体层115，并采用干法腐蚀工业使得第一P型半导体层114和第二P型半导体层115的尺寸与N型半导体层113的尺寸匹配。接着，再采用CMP工艺进行表面掩没，以使N型半导体层113的表面能够从第一P型半导体层114和第二P型半导体层115上均露出来，从使得第一P型半导体层114、第二P型半导体层115和N型半导体层113构成PN结型半导体层110。此时PN结型半导体层110具有相对设置的第一端111和第二端112，第一端111套设P型补偿半导体层120。
步骤S400：在所述第二端上形成栅极源极层。
基于生成PN结型半导体层110，过光刻定义场效应管的沟道区域，即在第一P型半导体层114内注入剂量视所需达到的阈值电压来决定的掺杂杂质，以及在第二P型半导体层115内注入剂量视所需达到的阈值电压来决定的掺杂杂质，并进行高温退火推结，形成第一沟道区域和第二沟道区域。之后，PN结型半导体层110的第一端111上生长形成厚度跨度为800A 至1000A的栅极电极层1431，以及在栅极电极层1431沉积多晶硅。然后利用光刻工艺定义沉积的晶硅区域，并使用干法腐蚀工艺蚀刻多晶硅，最后残留多晶硅形成了多晶硅层1432。以使多晶硅层1432和栅极电极层1431 共同构成栅极层143。之后，采用光刻工艺在第一沟道区域内掺杂剂量约为 5e15CM-2至1e16CM-2之间杂质形成第一源极有源层1412，以及采用光刻工艺在第二沟道区域内掺杂剂量约为5e15CM-2至1e16CM-2之间杂质形成第二源极有源层1413。之后，利用光刻工艺定义接触控，然后通过腐蚀工艺蚀刻出接触控，残留的氧化层则作为源极层141和栅极层143之间隔离的介质层142。最后，在介质层142上沉积金属形成源极层141，并将漏极层130研磨至所需厚度，并沉积金属形成漏极电极层132。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种超结场效应管。超结场效应管包括：栅极源极层、漏极层、PN结型半导体层和P型补偿半导体层。PN 结型半导体层具有相对设置的第一端和第二端，第一端与栅极源极层连接。 P型补偿半导体层嵌入在第二端与漏极层的连接处，用于在超结场效应管处于反向恢复的过程中时，P型补偿半导体层与PN结型半导体层间为PN结导通状态，以使PN结型半导体层中包含注入的空穴，以维持PN结型半导体层中的载流子平衡。
通过将P型补偿半导体层嵌入在第二端与漏极层的连接处，那么P型补偿半导体能够与PN结型半导体层间构成一个PN结。在当超结场效应管内的寄生二极管处于反向恢复的过程中而使得PN结型半导体层短时间内被大量的抽流载流子时，被抽流的载流子会形成压降从而诱导P型补偿半导体层与PN结型半导体层间构成的PN结处于导通状态，以使PN结型半导体层中包含由P型补偿半导体层注入的空穴，进而在PN结型半导体层被抽流载流子时，所补充的空穴仍然能够围维持PN结型半导体层中的载流子平衡。故避免发生电压波形震荡，并增强了电路的稳定性。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。