專利名稱：一種半導(dǎo)體晶片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種半導(dǎo)體晶片及其制備方法，特別是涉及能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓、低導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體晶片及其制備方法。
背景技術(shù)：
能實(shí)現(xiàn)高耐壓和低導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)為呈現(xiàn)柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域交替并排設(shè)置的結(jié)構(gòu)，柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體垂直于晶片表面。通過將P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的雜質(zhì)濃度和寬度設(shè)定為希望值,在施加反向壓降時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓。此種結(jié)構(gòu)稱作超結(jié)結(jié)構(gòu)。
已知的超結(jié)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)和制造方法如下
第一種，淀積一定厚度的N型外延層，設(shè)置掩模版注入P型雜質(zhì)，退火形成P型導(dǎo)電層。然后反復(fù)重復(fù)上述工藝流程，形成交替配置P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域。此種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片制作工藝繁瑣，需要7次左右的光刻注入退火工藝，并且PN結(jié)面呈現(xiàn)波形，影響晶片的反向耐壓特性。
第二種，通過在N型外延層中形成多個(gè)溝槽，進(jìn)行P型雜質(zhì)的傾斜離子注入退火從而設(shè)置P型柱狀半導(dǎo)體區(qū)域，然后在P型柱狀半導(dǎo)體區(qū)域之間埋入絕緣介質(zhì)，得到超結(jié)結(jié)構(gòu)。此種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片注入工藝控制難度較大，易在垂直方向上形成不均勻的P 型雜質(zhì)濃度分布，從而影響到晶片耐壓特性。，
第三種，進(jìn)行N型外延層形成，刻蝕形成溝槽，然后進(jìn)行P型外延層形成，刻蝕形成溝槽，再進(jìn)行N型外延層形成，刻蝕形成溝槽，最后在溝槽內(nèi)填充絕緣介質(zhì)。此種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片的制作工藝需要較多次各向異性干法刻蝕工藝來控制柱狀的P型半導(dǎo)體和N 型半導(dǎo)體區(qū)域分布，易影響柱狀半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形狀，從而影響晶片耐壓特性和可靠性。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題而提出的，提供一種具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片及其制備方法。
一種半導(dǎo)體晶片，其特征在于包括襯底層，一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)第一半導(dǎo)體層，相互分離設(shè)置在襯底層之上，為第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)第二半導(dǎo)體層，位于第一半導(dǎo)體層的側(cè)壁和第一半導(dǎo)體層之間的襯底層之上，為第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)絕緣層，位于第二半導(dǎo)體層形成的槽內(nèi)；其中，在與半導(dǎo)體晶片表面垂直方向上設(shè)置有多個(gè)PN結(jié)，在相鄰的絕緣體層之間設(shè)置有第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。
所述的半導(dǎo)體晶片的制備方法，其特征在于包括如下步驟
在一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底上形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層；在外延層中形成多個(gè)溝槽；在表面形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層；淀積絕緣介質(zhì)；對表面進(jìn)行磨拋，磨拋的深度為要在晶片表面露出第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層。
本發(fā)明的具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片，柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域由外延層構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度在垂直方向上均勻分布，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域通過一次各向異性干法刻蝕工藝形成，工藝上較容易控制 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域的柱狀結(jié)構(gòu)，在PN結(jié)的結(jié)合面易形成能夠垂直于半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，因此能夠提供一種耗盡層均勻擴(kuò)展的超結(jié)半導(dǎo)體晶片，提高了晶片反向耐壓特性和器件的可靠性。
本發(fā)明的具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片的制備方法，可以使用較少次光刻工藝和各向異性干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)器件的生產(chǎn)制造，生產(chǎn)工藝更簡單產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊，減少器件的生產(chǎn)周期，降低了器件的生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片的一種剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式工藝第一步的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式工藝第二步的剖面示意圖。
圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式工藝第三步的剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式工藝第四步的剖面示意圖。
圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式工藝第五步的剖面示意圖。
其中，1、襯底層；2、第一半導(dǎo)體層；3、第二半導(dǎo)體層；4、絕緣層；5、氧化層。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
圖1為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體晶片的一種剖面示意圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
一種具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片，包括襯底層1，為N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為lE20cm-3 ;第一半導(dǎo)體層2，位于襯底層I之上，為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料，寬度為4 μ m,厚度為20 μ m,磷原子的摻雜濃度為lE16cm_3 ;第二半導(dǎo)體層3,位于第一半導(dǎo)體層2側(cè)壁和襯底層I表面,為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料，寬度為2 μ m,厚度為 20 μ m，硼原子的摻雜濃度為lE16cm-3 ;絕緣層4位于第二半導(dǎo)體層3的凹槽內(nèi)，為半導(dǎo)體硅材料的氧化物。
其制作工藝包括如下步驟
第一步，在磷原子的摻雜濃度為lE20cm-3半導(dǎo)體硅材料襯底層I表面生長磷原子摻雜外延層，形成第一半導(dǎo)體層2，如圖2所示；
第二步，進(jìn)行高溫氧化，在外延層表面形成氧化層5，然后通過光刻腐蝕工藝去除表面部分氧化層5,如圖3所不；
第三步，通過各向異性干法刻蝕工藝，在第一半導(dǎo)體層2中形成多個(gè)溝槽，再次進(jìn)行高溫氧化，并去除表面氧化層，如圖4所示；
第四步，生長硼原子摻雜的外延層，形成第二半導(dǎo)體層3，如圖5所示；
第五步，淀積二氧化硅，形成絕緣層4，如圖6所示；
第六步，對表面進(jìn)行磨拋，磨拋的深度為表面露出第一半導(dǎo)體層2，如圖1所示。
如上所述，采用上述實(shí)施例結(jié)構(gòu)和制備方法，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，可以使用較少次光刻工藝和各向異性干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)器件的生產(chǎn)制造，生產(chǎn)工藝更簡單產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更緊湊，減少器件的生產(chǎn)周期，降低了器件的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片，柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域由外延層構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域的雜質(zhì)濃度在垂直方向上均勻分布，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域通過一次各向異性干法刻蝕工藝形成，工藝上較容易控制 P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域的柱狀結(jié)構(gòu)，在PN結(jié)的結(jié)合面易形成能夠垂直于半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，因此能夠提供一種耗盡層均勻擴(kuò)展的超結(jié)半導(dǎo)體晶片， 提高了晶片反向耐壓特性和器件的可靠性。
通過上述實(shí)例闡述了本發(fā)明，同時(shí)也可以采用其它實(shí)例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片，其特征在于包括襯底層，一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)第一半導(dǎo)體層，相互分離設(shè)置在襯底層之上，為第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)第二半導(dǎo)體層，位于第一半導(dǎo)體層的側(cè)壁和第一半導(dǎo)體層之間的襯底層之上，為第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；多個(gè)絕緣層，位于第二半導(dǎo)體層形成的槽內(nèi)；其中，在與半導(dǎo)體晶片表面垂直方向上設(shè)置有多個(gè)PN結(jié)，在相鄰的絕緣體層之間設(shè)置有第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片，其特征在于所述的絕緣層與襯底層不接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片，其特征在于所述的絕緣介質(zhì)可以為半導(dǎo)體材料的氧化物或氮化物。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)在一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料襯底上形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層；2)在外延層中形成多個(gè)溝槽；3)在表面形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層；4)淀積絕緣介質(zhì)；5)對表面進(jìn)行磨拋。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的外延層在垂直方向雜質(zhì)濃度分布均勻。
6.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的磨拋的深度為要在晶片表面露出第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料外延層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片極其制備方法，可以使用較少次光刻工藝和干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)器件的生產(chǎn)制造，可以實(shí)現(xiàn)良好柱狀的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體區(qū)域和在垂直方向上均勻的雜質(zhì)濃度分布，提高了晶片反向耐壓特性和器件的可靠性。
文檔編號H01L21/02GK103022086SQ201110287380
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者朱江, 盛況 申請人:朱江, 盛況