一种超级结功率器件的制作方法

本申请涉及半导体，具体地，涉及一种超级结功率器件。

背景技术：

1、超级结igbt器件作为新一代高速igbt设计技术，其优异的电学性能已经获得实验验证。超级结igbt器件的结构，如图1所示，1是p-集电区，2是n-漂移区，3是p型超级结区域，4是第二次外延，5是栅氧化层，6是栅极poly，7是p-well，8是n+发射极，9是介质层，10是发射极金属，11是p+集电极，12是集电极金属。n-漂移区2和超级结区域3都是均匀掺杂。由于超级结区域3是上宽下窄的等腰梯形，图1中的n-漂移区2和超级结区域3在垂向方向仅有一个特定的高度位置(用虚线进行示出)能够实现n-漂移区2的电荷和超级结区域3的电荷平衡，即在此高度位置具有最大的空间电场。虚线之上，超级结区域3的电荷多于n-漂移区2的电荷。虚线之下，超级结区域3的电荷少于n-漂移区2的电荷。这就导致空间电场在垂直方向存在梯度分布，如图2所示，其中，d1是超级结区域3的深度，d2是n-漂移区2的深度。n-漂移区2内空间电场无法实现全漂移区均匀且为最大，限制器件耐压等级的进一步提升。超级结的其他功率器件也存在类似的问题。

2、因此，传统的超级结功率器件存在漂移区空间电场不均匀导致耐压等级无法提升，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

3、在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种超级结功率器件，以解决传统的超级结功率器件存在漂移区空间电场不均匀导致耐压等级无法提升的技术问题。

2、根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种超级结功率器件，包括：

3、基底；

4、形成在所述基底之上的第一掺杂类型的漂移区；

5、形成所述漂移区内的第二掺杂类型的k个梯形柱区，所述漂移区位于所述梯形柱区高度范围内的部分为第一漂移区，各个所述梯形柱区将第一漂移区分隔出k个一一对应的梯形的漂移小区域，k为正整数；

6、其中，所述漂移小区域在任一高度x位置的掺杂浓度nd(x)与漂移小区域的任一高度x位置、梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底满足预设关系式，使得漂移小区域在任一高度x位置的电荷和所述梯形柱区在同一高度的电荷平衡；其中，漂移小区域的任一高度x位置为变量，梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底均为常量。

7、本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

8、本申请实施例的超级结功率器件，漂移区2位于梯形柱区3高度范围内的部分为第一漂移区，各个梯形柱区3将第一漂移区分隔出k个一一对应的梯形的漂移小区域。所述漂移小区域在任一高度x位置的掺杂浓度nd(x)与漂移小区域的任一高度x位置、梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底满足预设关系式，使得漂移小区域在任一高度x位置的电荷和所述梯形柱区在同一高度的电荷平衡；其中，漂移小区域的任一高度x位置为变量，梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底均为常量。梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底均为常量，使得这四个常量只需要获取一次即可。唯一的变量为漂移小区域的任一高度x位置。在需要计算漂移小区域在任一高度x位置的掺杂浓度nd(x)时，四个常量已经确定，只需要根据漂移小区域的任一高度x位置的取值带入预设关系式，即可得到对应的该位置对应的掺杂浓度nd(x)。获得漂移小区域的任一高度x位置的难度较小，准确性也较高。

9、即实现了每一个漂移小区域在任一高度x位置的电荷和每一个梯形柱区在同一高度的电荷平衡。由于第一漂移区的电荷和各个梯形柱区3的电荷总量的电荷平衡，使得如图7所示漂移区2在梯形柱区高度d1范围内的空间电场在垂直方向均匀分布且为最大，即漂移区2在梯形柱区高度d1范围内的空间电场在垂直方向被拉平到最大值，图7中用垂向的红色虚线表示，使得器件耐压等级能够达到更高，同时不影响其他电学特性参数。当器件内部实现电荷平衡之后，漂移区内部正电荷发出的电场线能够完全终止于负电荷，实现电场线的最佳匹配，此时电场线均匀水平分布于漂移区内部，空间电场能够实现全域最大。

技术特征：

1.一种超级结功率器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超级结功率器件，其特征在于，所述梯形柱区的掺杂浓度固定。

3.根据权利要求2所述的超级结功率器件，其特征在于，所述梯形柱区为等腰梯形的梯形柱区，对应的，所述漂移小区域为等腰梯形的漂移小区域。

4.根据权利要求3所述的超级结功率器件，其特征在于，所述漂移小区域在任一高度x位置的掺杂浓度nd(x)满足的预设关系式如下：

5.根据权利要求4所述的超级结功率器件，其特征在于，所述梯形柱区为上宽下窄等腰梯形的梯形柱区，所述梯形柱区的宽底与所述漂移区的顶部平齐；

6.根据权利要求5所述的超级结功率器件，其特征在于，所述漂移区中位于第一漂移区之下的部分为第二漂移区，所述第二漂移区在任一高度x位置的掺杂浓度nd2(x)满足的预设关系式如下：

7.根据权利要求5所述的超级结功率器件，其特征在于，所述漂移区中位于第一漂移区之下的部分为第二漂移区，所述第二漂移区的掺杂浓度自上而下降低。

8.根据权利要求1至7任一所述的超级结功率器件，其特征在于，第一掺杂类型为n型掺杂，第二掺杂类型为p型掺杂。

9.根据权利要求1至7任一所述的超级结功率器件，其特征在于，第一掺杂类型为p型掺杂，第二掺杂类型为n型掺杂。

10.根据权利要求1至7任一所述的超级结功率器件，其特征在于，所述超级结功率器件为超级结igbt器件或者超级结mosfet器件或者超级结frd器件。

技术总结
本申请提供了一种超级结功率器件，包括：基底；漂移区；梯形柱区，漂移区位于梯形柱区高度范围内的部分为第一漂移区，各个梯形柱区将第一漂移区分隔出K个梯形的漂移小区域；漂移小区域在任一高度x位置的掺杂浓度N<subgt;D</subgt;(x)与漂移小区域的任一高度x位置、梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底满足预设关系式，使得漂移小区域在任一高度x位置的电荷和梯形柱区在同一高度的电荷平衡；漂移小区域的任一高度x位置为变量，梯形柱区的宽底、梯形柱区的底角和掺杂浓度、漂移小区域的窄底均为常量。本申请解决了传统的超级结功率器件存在漂移区空间电场不均匀导致耐压等级无法提升的技术问题。

技术研发人员：祁金伟
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12