超結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，特別是涉及一種超結(jié)(superjunct1n)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]超結(jié)結(jié)構(gòu)就是交替排列的N型柱和P型柱組成結(jié)構(gòu)。如果用超結(jié)結(jié)構(gòu)來(lái)取代垂直雙擴(kuò)散;M0S晶體管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor，VDM0S)器件中的N型漂移區(qū)，在導(dǎo)通狀態(tài)下通過(guò)N型柱提供導(dǎo)通通路，導(dǎo)通時(shí)P型柱不提供導(dǎo)通通路;在截止?fàn)顟B(tài)下由PN立柱共同承受反偏電壓，就形成了超結(jié)金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-0xide-Semiconductor Field-Effect Transistor，M0SFET)。超結(jié)M0SFET能在反向擊穿電壓與傳統(tǒng)的VDM0S器件一致的情況下，通過(guò)使用低電阻率的外延層，而使器件的導(dǎo)通電阻大幅降低。
[0003]如圖1所示，是現(xiàn)有超結(jié)器件俯視圖一;一般的超結(jié)結(jié)構(gòu)，都包含電荷流動(dòng)區(qū)、橫向承受反向偏置電壓的終端區(qū)和處于電荷流動(dòng)區(qū)和終端區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)，終端區(qū)環(huán)繞于所述電荷流動(dòng)區(qū)的外周，圖1中1區(qū)表示電荷流動(dòng)區(qū)，2區(qū)表示過(guò)渡區(qū)，3區(qū)表示終端區(qū)也即電壓承受區(qū)。
[0004]1區(qū)包括由交替排列的P型柱201和N型柱202組成的超結(jié)結(jié)構(gòu)，圖1中的P型柱201和N型柱202都呈條形結(jié)構(gòu)。N型柱202于在超結(jié)器件導(dǎo)通時(shí)提供導(dǎo)通通路，P型柱201和N型柱202在超結(jié)器件反偏時(shí)互相耗盡共同承受反向偏壓。
[0005]2區(qū)和3區(qū)為于超結(jié)器件的終端，共同作為表示超結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)。在器件導(dǎo)通時(shí)所述2區(qū)和3區(qū)不提供電流，在反偏狀態(tài)用于承擔(dān)從1區(qū)外周單元的表面到器件最外端表面襯底的電壓該電壓為橫向電壓和從1區(qū)外周單元表面到襯底的電壓該電壓為縱向電壓。
[0006]2區(qū)和3區(qū)由包括由交替排列的P型柱203和N型柱204組成的超結(jié)結(jié)構(gòu)，P型柱203和N型柱204都為首尾相連的環(huán)型結(jié)構(gòu)，環(huán)繞在1區(qū)的外周。
[0007]超結(jié)器件由電荷流動(dòng)區(qū)中的重復(fù)排列的器件元胞組成，器件元胞包括由一個(gè)N型柱201和一個(gè)P型柱202組成的超結(jié)單元以及在超結(jié)單元頂部形成的超結(jié)器件單元組成。以超結(jié)M0SFET器件為例，器件元胞結(jié)構(gòu)為:阱區(qū)，形成于阱區(qū)中的源區(qū)，形成在阱區(qū)的表面形成有柵介質(zhì)層如柵氧化層和多晶硅柵，層間膜，接觸孔，正面金屬層，正面金屬層圖形化后分別引出源極和柵極。在硅襯底的背面形成有背面金屬層，背面金屬層引出漏極。
[0008]如圖1所示，在終端區(qū)即3區(qū)中，P型柱203和N型柱204都為首尾相連的環(huán)型結(jié)構(gòu)，而P型柱203—般是在N型外延層中形成溝槽之后在填充P型硅形成，在溝槽填充的工藝中，溝槽在彎曲(不管是直角還是有一點(diǎn)弧度的彎折)的位置都易于出現(xiàn)缺陷，在該區(qū)域出現(xiàn)大的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，漏電特性差，同時(shí)在有彎曲的部分，會(huì)出現(xiàn)局部的電荷平衡，從而不能得到高的擊穿電壓，并導(dǎo)致器件漏電較差。為了解決局部電荷平衡的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)是在轉(zhuǎn)角處進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，如加入小方塊的P-柱，但這在工藝實(shí)現(xiàn)上有很大的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，能提高器件的漏電特性和可靠性，能以最小的終端尺寸得到高的擊穿電壓。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括過(guò)渡區(qū)和電壓承受區(qū)，超結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡姾闪鲃?dòng)區(qū)，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于電荷流動(dòng)區(qū)的外周，過(guò)渡區(qū)位于電荷流動(dòng)區(qū)和電壓承受區(qū)之間。
[0011]電流流動(dòng)區(qū)包含由形成于N型外延層中的交替排列的第一P型柱和第一 N型柱組成的第一部分超結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0012]在俯視面上，所述第一P型柱和所述第一 N型柱都呈長(zhǎng)條形且互相平行，各所述第一 P型柱和所述第一 N型柱都沿著長(zhǎng)度方向延伸到所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)的所述電壓承受區(qū)中形成第二部分超結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0013]由形成于所述N型外延層中的交替排列的第二P型柱和第二 N型柱組成的第三部分超結(jié)結(jié)構(gòu)，所述第三部分超級(jí)結(jié)構(gòu)沿著所述第一 P型柱的寬度方向從所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)延伸到所述電壓承受區(qū)中；所述第二 P型柱和所述第二 N型柱都呈長(zhǎng)條形且互相平行，且所述第二 P型柱和所述第一 P型柱平行。
[0014]所述第二部分超結(jié)結(jié)構(gòu)和所述第三部分超結(jié)結(jié)構(gòu)一起組成環(huán)繞在所述電流流動(dòng)區(qū)的外周的所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的超級(jí)結(jié)構(gòu)，使所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的超級(jí)結(jié)構(gòu)的P型柱和N型柱都為不帶轉(zhuǎn)折的長(zhǎng)條形，從而提高所述超結(jié)器件的漏電特性。
[0015]在所述過(guò)渡區(qū)中形成有場(chǎng)板和P型環(huán)，所述場(chǎng)板呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并環(huán)繞在所述電流流動(dòng)區(qū)的外周;所述P型環(huán)形成于所述N型外延層中，所述P型環(huán)呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并環(huán)繞在所述電流流動(dòng)區(qū)的外周。
[0016]在所述電壓承受區(qū)的最外端的所述N型外延層中形成有截止環(huán)，所述截止環(huán)呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并環(huán)繞在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的超級(jí)結(jié)構(gòu)的外周。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的超級(jí)結(jié)構(gòu)還包括一條呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)的第三P型柱，所述第三P型柱環(huán)繞在所述第二部分超結(jié)結(jié)構(gòu)和所述第三部分超結(jié)結(jié)構(gòu)的外周。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述過(guò)渡區(qū)的場(chǎng)板為多晶硅場(chǎng)板，金屬場(chǎng)板，多晶硅場(chǎng)板和金屬場(chǎng)板的組合結(jié)構(gòu)。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型外延層上形成有終端介質(zhì)膜，所述終端介質(zhì)膜具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的側(cè)面傾斜且位于所述過(guò)渡區(qū)中，從所述過(guò)渡區(qū)到所述電壓承受區(qū)方向上所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的厚度逐漸增加。
[0020]所述過(guò)渡區(qū)的場(chǎng)板包括有側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板，該側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板覆蓋所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)并延伸到所述電壓承受區(qū)的所述終端介質(zhì)膜上，所述側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板覆蓋所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的位置處的側(cè)面傾斜。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板的頂部形成有金屬場(chǎng)板，該金屬場(chǎng)板通過(guò)接觸孔和所述側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板連接;或者，在所述側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板的頂部形成有金屬場(chǎng)板，該金屬場(chǎng)板和所述側(cè)面傾斜的多晶硅場(chǎng)板不連接。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的N+區(qū)和該N+區(qū)上的介質(zhì)膜組成。
[0023]或者，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的N+區(qū)、該N+區(qū)上的介質(zhì)膜以及該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)組成，所述保護(hù)環(huán)通過(guò)接觸孔和底部的N+區(qū)接觸，所述保護(hù)環(huán)為多晶硅保護(hù)環(huán)或金屬保護(hù)環(huán)。
[0024]或者，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的N+區(qū)、該N+區(qū)上的介質(zhì)膜、該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)和多晶硅場(chǎng)板環(huán)組成，所述保護(hù)環(huán)通過(guò)接觸孔和底部的N+區(qū)接觸，所述保護(hù)環(huán)為多晶硅保護(hù)環(huán)或金屬保護(hù)環(huán);所述多晶硅場(chǎng)板環(huán)和所述保護(hù)環(huán)通過(guò)接觸孔接觸或者所述多晶硅場(chǎng)板環(huán)和所述保護(hù)環(huán)不連接。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述保護(hù)環(huán)和底部的N+區(qū)接觸的所述接觸孔底部形成有P+區(qū)。
[0026]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述截止環(huán)的N+區(qū)的摻雜濃度大于leiecnf3。
[0027]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在述保護(hù)環(huán)底部的所述接觸孔底部的P+區(qū)的摻雜濃度大于lel6cm—3。
[0028]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述截止環(huán)由所述截止環(huán)區(qū)域的所述N型外延層和該N型外延層上的介質(zhì)膜組成。
[0029]或者，所述截止環(huán)由所述截止環(huán)區(qū)域的所述N型外延層、該N型外延層上的介質(zhì)膜以及該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)組成，所述保護(hù)環(huán)為多晶硅保護(hù)環(huán)或金屬保護(hù)環(huán)。
[0030]或者，所述截止環(huán)由所述截止環(huán)區(qū)域的所述N型外延層、該N型外延層上的介質(zhì)膜、該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)和多晶硅場(chǎng)板環(huán)組成，所述保護(hù)環(huán)為多晶硅保護(hù)環(huán)或金屬保護(hù)環(huán);所述多晶硅場(chǎng)板環(huán)和所述保護(hù)環(huán)通過(guò)接觸孔接觸或者所述多晶硅場(chǎng)板環(huán)和所述保護(hù)環(huán)不連接。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的P+區(qū)和該P(yáng)+區(qū)上的介質(zhì)膜組成。
[0032]或者，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的P+區(qū)、該P(yáng)+區(qū)上的介質(zhì)膜以及該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)組成，所述保護(hù)環(huán)通過(guò)接觸孔和底部的P+區(qū)接觸，所述保護(hù)環(huán)為多晶硅保護(hù)環(huán)或金屬保護(hù)環(huán)。
[0033]或者，所述截止環(huán)由形成于所述N型外延層的P+區(qū)、該P(yáng)+區(qū)上的介質(zhì)膜、該介質(zhì)膜上的保護(hù)環(huán)和多晶硅場(chǎng)板環(huán)組成