1.本发明涉及半导体技术领域，具体为，碳化硅超结功率半导体及制造碳化硅超结功率半导体方法。
背景技术：2.现有技术中公开一种sj沟槽结势垒肖特基(jbs)整统半导体的结构，该sj沟槽结势垒肖特基(jbs)整统半导体结构主要由碳化硅材料制作，在具体结构上如图1所述，其主体结构在衬底9上形成漂移层32，然后在漂移层32的上部形成交替的若干个沟槽并填充为p型柱5/7，在阳极层与漂移层接触位置形成高掺杂的n型层30并穿过该高掺杂n型层形成p+型31，该p+型也为沟槽结构，并在具体细节上配置p型柱的深度与宽度的具体关系，还配置漂移层的厚度等，但现有枝术中由于主体使用p型柱或小的沟槽结构容易在pn结面形成曲面电场分布，这样整体抗击穿性能较差。
技术实现要素：3.本发明的目的在于提供碳化硅超结功率半导体及制造碳化硅超结功率半导体方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：碳化硅超结功率半导体，其包括有n+型层，在n+型层上形成n-型层,n-型层顶部交替形成若干主沟槽，主沟槽包括上沟槽填充层与下沟槽填充层，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层均为p型填充物，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层的填充物掺杂类型相同但浓度不同，所述的下沟槽填充层外侧为下扩展层，所述的上沟槽填充层外侧为上扩展层，所述主沟槽之间形成p+型层,p+型层与上扩展层之间形成下曲面n型层，所述的下曲面n型层的下部具有与n-型层接触的曲面。
5.进一步，所述的n+型层下部形成阴极层。
6.进一步，所述的上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层的上界面在一个水平面，所述的上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层的上部形成阳极层，所述上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层均和阳极层直接接触。
7.制造碳化硅超结功率半导体方法，包括步骤：
8.t1在n+型层上形成n-型层；
9.t2在n-型层上刻蚀形成若干个交替的主沟槽；
10.t3在主沟槽的空槽底部填充下沟槽填充层，并填充退火中形成下扩展层；
11.t4在下沟槽填充层上的空槽填充上沟槽填充层并在填充退火中形成上扩展层；
12.t5通过刻蚀与填充形成下曲面n型层与p+型层；
13.所述的上沟槽填充层与下沟槽填充层的深度不同，所述的上扩展层与下扩展层的宽度不同。进一步，所述的步骤t5过程中首先通过刻蚀与填充形成p+型层，然后在p+型层两侧注入杂质形成下曲面n型层，形成下曲面n型层过程中调整注入杂质的掩膜窗口与注入时序以形成下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面。
14.进一步，所述步骤t3与t4过程中控制上沟槽填充层、下沟槽填充层的深度，并控制上扩展层与下扩展层的宽度，所述t5过程中控制下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状，具体地将“下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状”的横截面抽象为关于位置坐标量的函数f(a),为f(a)配置能够改变其整体弯曲形状的参数p，首先建立一个标准的p1,然后建立上沟槽填充层与下沟槽填充层深度的比值k的一个标准值k1，建立上扩展层、下扩展层宽度标准值h
w1
，l
w1
，测量标准值下每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布，然后提取标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布”的水平弯曲线，将标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布”的水平弯曲线抽象为关于位置坐标量的函数并定义为f(c)然后改变p1，k1，h
w1
，l
w1
中至少一个量继续计算对应的f(c)，通过变化的f(c)的导数确定p1的改变后量px,k1的改变后量kx；h
w1
的改变后量h
wx
，l
w1
的改变后量l
wx
，px、kx、h
wx
、l
wx
对f(c)的函数图像倾斜降低贡献的权重值分别为pp，kp，h
wp
，l
wp
，然后在计算中确定使参数量m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
，其中m＝pp
·
pi+kp
·ki
+h
wp
·hwi
+l
wp
·
l
wi
，然后以最后确定的使m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量；
15.进一步，所述的以最后确定的使m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量，具体的，通过pi反推确定函数f(a)，然后通过函数f(a)反推确定实际需要的“下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状”并且以此配置下曲面n型层下部与n-型层实际接触的曲面形状；通过ki确定实际需要的上沟槽填充层与下沟槽填充层深度的比值，并且以此配置上沟槽填充层与下沟槽填充层实际深度的比值；通过h
wi
，l
wi
确定上扩展层、下扩展层的实际需要的宽度并且以此配置上扩展层、下扩展层的实际的宽度。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：
17.本技术能够通过下曲面n型层、上扩展层、上沟槽填充层，以及下沟槽填充层、下扩展层等结构将p型柱或小沟槽的曲面电场拉平，更具体地通过细节计算与配置能将曲面电场精准拉平并作到最优化。
附图说明
18.图1为现有技术中的一种半导体结构示意图；
19.图2为本技术的碳化硅超结功率半导体实施例示意图。
20.图中，标记的100.阳极层，200.上扩展层，300.上沟槽填充层，400.下扩展层，500.n-型层，600.下沟槽填充层，700.n+型层，800.下曲面n型层，801.p+型层，900.阴极层。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本技术，碳化硅超结功率半导体实施例如图2，包括有n+型层700，在n+型层700上形成n-型层500,n-型层500顶部交替形成若干主沟槽，主沟槽包括上沟槽填充层300与下沟槽填充层600，所述的下沟槽填充层600与上沟槽填充层300均为p型填充物，所述的下沟槽填充层600与上沟槽填充层300的填充物掺杂类型相同但浓度不同，所述的下沟槽填充层
600外侧为下扩展层400，所述的上沟槽填充层300外侧为上扩展层200，所述主沟槽之间形成p+型层801,p+型层801与上扩展层200之间形成下曲面n型层800，所述的下曲面n型层800的下部具有与n-型层500接触的曲面；所述的n+型层700下部形成阴极层900；所述的上扩展层200、上沟槽填充层300、下曲面n型层800与p+型层801的上界面在一个水平面，所述的上扩展层200、上沟槽填充层300、下曲面n型层800与p+型层801的上部形成阳极层100，所述上扩展层200、上沟槽填充层300、下曲面n型层800与p+型层801均和阳极层100直接接触。
23.本技术，制造碳化硅超结功率半导体方法，包括步骤：
24.t1在n+型层700上形成n-型层500；
25.t2在n-型层500上刻蚀形成若干个交替的主沟槽；
26.t3在主沟槽的空槽底部填充下沟槽填充层600，并填充退火中形成下扩展层400；
27.t4在下沟槽填充层600上的空槽填充上沟槽填充层300并在填充退火中形成上扩展层200；t5通过刻蚀与填充形成下曲面n型层800与p+型层801；
28.所述的上沟槽填充层300与下沟槽填充层600的深度不同，所述的上扩展层200与下扩展层400的宽度不同。
29.优选地所述的步骤t5过程中首先通过刻蚀与填充形成p+型层801，然后在p+型层801两侧注入杂质形成下曲面n型层800，形成下曲面n型层800过程中调整注入杂质的掩膜窗口与注入时序以形成下曲面n型层800下部与n-型层500接触的曲面。
30.优选地所述步骤t3与t4过程中控制上沟槽填充层300、下沟槽填充层600的深度，并控制上扩展层200与下扩展层400的宽度，所述t5过程中控制下曲面n型层800下部与n-型层500接触的曲面形状，具体地将“下曲面n型层800下部与n-型层500接触的曲面形状”的横截面抽象为关于位置坐标量的函数f(a),为f(a)配置能够改变其整体弯曲形状的参数p，首先建立一个标准的p1,然后建立上沟槽填充层300与下沟槽填充层600深度的比值k的一个标准值k1，建立上扩展层200、下扩展层400宽度标准值h
w1
，l
w1
，测量标准值下每两个主沟槽之间与n-型层500形成结面电场分布，然后提取标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层500形成结面电场分布”的水平弯曲线，将标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层500形成结面电场分布”的水平弯曲线抽象为关于位置坐标量的函数并定义为f(c)然后改变p1，k1，h
w1
，l
w1
中至少一个量继续计算对应的f(c)，
31.通过变化的f(c)的导数确定p1的改变后量px,k1的改变后量kx；h
w1
的改变后量h
wx
，l
w1
的改变后量l
wx
，px、kx、h
wx
、l
wx
对f(c)的函数图像倾斜降低贡献的权重值分别为pp，kp，h
wp
，l
wp
，然后在计算中确定使参数量m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
，其中
32.m＝pp
·
pi+kp
·ki
+h
wp
·hwi
+l
wp
·
l
wi
，然后以最后确定的使m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量；所述的以最后确定的使m最小的一组pi，ki，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量，具体的，通过pi反推确定函数f(a)，然后通过函数f(a)反推确定实际需要的“下曲面n型层800下部与n-型层500接触的曲面形状”并且以此配置下曲面n型层800下部与n-型层500实际接触的曲面形状；通过ki确定实际需要的上沟槽填充层300与下沟槽填充层600深度的比值，并且以此配置上沟槽填充层300与下沟槽填充层600实际深度的比值；通过h
wi
，l
wi
确定上扩展层200、下扩展层400的实际需要的宽度并且以此配置上扩展层200、下扩展层400的实际的宽度。本技术能够通过下曲面n型层800、上扩展层200、上沟槽填充层300，以及下沟槽填充层600、下扩展层400等结构将p型柱或小沟槽
的曲面电场拉平，更具体地通过细节计算与配置能将曲面电场精准拉平并作到最优化。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.碳化硅超结功率半导体，其特征在于，包括有n+型层，在n+型层上形成n-型层,n-型层顶部交替形成若干主沟槽，主沟槽包括上沟槽填充层与下沟槽填充层，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层均为p型填充物，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层的填充物掺杂类型相同但浓度不同，所述的下沟槽填充层外侧为下扩展层，所述的上沟槽填充层外侧为上扩展层，所述主沟槽之间形成p+型层,p+型层与上扩展层之间形成下曲面n型层，所述的下曲面n型层的下部具有与n-型层接触的曲面。2.根据权利要求1所述的碳化硅超结功率半导体，其特征在于，所述的n+型层下部形成阴极层。3.根据权利要求1所述的碳化硅超结功率半导体，其特征在于，所述的上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层的上界面在一个水平面，所述的上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层的上部形成阳极层，所述上扩展层、上沟槽填充层、下曲面n型层与p+型层均和阳极层直接接触。4.制造如权利要求1-3任一权利要求所述的碳化硅超结功率半导体方法，其特征在于，包括步骤：t1在n+型层上形成n-型层；t2在n-型层上刻蚀形成若干个交替的主沟槽；t3在主沟槽的空槽底部填充下沟槽填充层，并填充退火中形成下扩展层；t4在下沟槽填充层上的空槽填充上沟槽填充层并在填充退火中形成上扩展层；t5通过刻蚀与填充形成下曲面n型层与p+型层；所述的上沟槽填充层与下沟槽填充层的深度不同，所述的上扩展层与下扩展层的宽度不同。5.根据权利要求4所述的碳化硅超结功率半导体的制造方法，其特征在于，所述的步骤t5过程中首先通过刻蚀与填充形成p+型层，然后在p+型层两侧注入杂质形成下曲面n型层，形成下曲面n型层过程中调整注入杂质的掩膜窗口与注入时序以形成下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面。6.根据权利要求4所述的碳化硅超结功率半导体的制造方法，其特征在于，所述步骤t3与t4过程中控制上沟槽填充层、下沟槽填充层的深度，并控制上扩展层与下扩展层的宽度，所述t5过程中控制下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状，具体地将“下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状”的横截面抽象为关于位置坐标量的函数f(a),为f(a)配置能够改变其整体弯曲形状的参数p，首先建立一个标准的p1,然后建立上沟槽填充层与下沟槽填充层深度的比值k的一个标准值k1，建立上扩展层、下扩展层宽度标准值h
w1
，l
w1
，测量标准值下每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布，然后提取标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布”的水平弯曲线，将标准值下“每两个主沟槽之间与n-型层形成结面电场分布”的水平弯曲线抽象为关于位置坐标量的函数并定义为f(c)然后改变p1，k1，h
w1
，l
w1
中至少一个量继续计算对应的f(c)，通过变化的f(c)的导数确定p1的改变后量px,k1的改变后量kx；h
w1
的改变后量h
wx
，l
w1
的改变后量l
wx
，px、kx、h
wx
、l
wx
对f(c)的函数图像倾斜降低贡献的权重值分别为pp，kp，h
wp
，l
wp
，然后在计算中确定使参数量m最小的一组p
i
，k
i
，h
wi
，l
wi
，其中m＝pp
·
p
i
+kp
·
k
i
+h
wp
·
h
wi
+l
wp
·
l
wi
，然后以最后确定的使m最小的一组p
i
，k
i
，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量。
7.根据权利要求4所述的碳化硅超结功率半导体的制造方法，其特征在于，所述的以最后确定的使m最小的一组p
i
，k
i
，h
wi
，l
wi
配置步骤t3、t4、t5中的具体的参数量，具体的，通过p
i
反推确定函数f(a)，然后通过函数f(a)反推确定实际需要的“下曲面n型层下部与n-型层接触的曲面形状”并且以此配置下曲面n型层下部与n-型层实际接触的曲面形状；通过k
i
确定实际需要的上沟槽填充层与下沟槽填充层深度的比值，并且以此配置上沟槽填充层与下沟槽填充层实际深度的比值；通过h
wi
，l
wi
确定上扩展层、下扩展层的实际需要的宽度并且以此配置上扩展层、下扩展层的实际的宽度。
技术总结本发明涉及半导体技术领域，具体为碳化硅超结功率半导体及制造碳化硅超结功率半导体方法，其中的碳化硅超结功率半导体包括有n+型层，在n+型层上形成n-型层,n-型层顶部交替形成若干主沟槽，主沟槽包括上沟槽填充层与下沟槽填充层，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层均为P型填充物，所述的下沟槽填充层与上沟槽填充层的填充物掺杂类型相同但浓度不同，所述的下沟槽填充层外侧为下扩展层，所述的上沟槽填充层外侧为上扩展层，所述主沟槽之间形成P+型层,P+型层与上扩展层之间形成下曲面n型层，所述的下曲面n型层的下部具有与n-型层接触的曲面。曲面。曲面。
技术研发人员：孔国艳
受保护的技术使用者：孔国艳
技术研发日：2022.07.09
技术公布日：2022/11/1
