適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其在所述半導(dǎo)體器件的截面上，終端保護區(qū)的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的上部，終端保護區(qū)內(nèi)設(shè)有若干終端溝槽，所述終端溝槽位于第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)內(nèi)，深度伸入第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；在終端溝槽內(nèi)填充有終端介質(zhì)體以及終端導(dǎo)電體，所述終端導(dǎo)電體與所在終端溝槽外鄰近有源區(qū)一側(cè)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)電連接。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，能有效提高器件的耐高壓特性，與現(xiàn)有工藝相兼容，降低成本，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【專利說明】
適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其是一種適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體器件的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002 ]監(jiān)管機構(gòu)與終端客戶對DC-DC電源效率的要求越來越高，新的設(shè)計要求更低的導(dǎo)通阻抗，同時不能影響非鉗位電感性開關(guān)(UIS)能力或者是不增加開關(guān)損耗。
[0003]DC-DC設(shè)計人員一直面臨著提高效率和功率密度的挑戰(zhàn)，導(dǎo)通阻抗(Rds-on)和柵極電荷(Qg)是功率半導(dǎo)體的兩個關(guān)鍵參數(shù)，一般總是一個減小則另一個增大，故功率MOSFET設(shè)計人員必須考慮到二者之間的權(quán)衡，而功率MOSFET技術(shù)的不斷進步幫助他們得以緩解這一矛盾。電荷耦合MOSFET工藝可以做到減小導(dǎo)通阻抗，卻不影響柵極電荷。這種技術(shù)讓電源設(shè)計人員能夠把效率和功率密度提高到一個新的水平。
[0004]電荷耦合器件漂移區(qū)的摻雜濃度較高，有較低的電阻率，使其通態(tài)電阻較小，但這一優(yōu)勢在某些方面會變成劣勢。首先，橫向電場從器件有源區(qū)向終端區(qū)過渡時變得不規(guī)則，降低了器件的可靠性;其次，必須考慮終端區(qū)的縱向電場分布，如果忽略了這一點，終端區(qū)的擊穿電壓可能比有源區(qū)低很多。因此，電荷耦合器件的終端設(shè)計相比一般功率器件難度大幅度增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效提高器件的耐高壓特性，與現(xiàn)有工藝相兼容，降低成本，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
[0006]按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在所述半導(dǎo)體器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的有源區(qū)以及終端保護區(qū)，所述有源區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，終端保護區(qū)位于有源區(qū)的外圈且環(huán)繞包圍所述有源區(qū)；在所述半導(dǎo)體器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有兩個相對應(yīng)的主面，兩個主面包括第一主面以及與第一主面相對應(yīng)的第二主面，半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)；
[0007]在所述半導(dǎo)體器件的截面上，終端保護區(qū)的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的上部，終端保護區(qū)內(nèi)設(shè)有若干終端溝槽，所述終端溝槽位于第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)內(nèi)，深度伸入第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；在終端溝槽內(nèi)填充有終端介質(zhì)體以及終端導(dǎo)電體，所述終端導(dǎo)電體與所在終端溝槽外鄰近有源區(qū)一側(cè)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)電連接。
[0008]所述終端導(dǎo)電體位于終端溝槽的中心區(qū)，終端介質(zhì)體環(huán)繞包圍所述終端導(dǎo)電體；在所述終端溝槽槽底的下方設(shè)有第二導(dǎo)電類型第三阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第三阱區(qū)包覆終端溝槽的槽底。
[0009]在所述半導(dǎo)體器件的截面上，有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的上部;有源區(qū)內(nèi)的元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞溝槽位于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)，深度伸入所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)，元胞溝槽內(nèi)的中心區(qū)填充有元胞導(dǎo)電體以及位于所述元胞導(dǎo)電體外圈的元胞介質(zhì)體，在所述元胞溝槽內(nèi)的上部設(shè)有環(huán)繞元胞導(dǎo)電體的元胞內(nèi)溝槽，所述元胞內(nèi)溝槽內(nèi)生長有絕緣柵氧化層，在所述生長有絕緣柵氧化層的元胞內(nèi)溝槽內(nèi)填充有柵極導(dǎo)電多晶硅；
[0010]在相鄰元胞溝槽的外壁側(cè)上方設(shè)有第一導(dǎo)電類型源極區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型源極區(qū)位于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)，且第一導(dǎo)電類型源極區(qū)與元胞溝槽的外壁相接觸;在半導(dǎo)體基板的第一主面上方設(shè)有源極金屬，所述源極金屬與第一導(dǎo)電類型源極區(qū)、第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)以及元胞導(dǎo)電體歐姆接觸，有源區(qū)內(nèi)的元胞通過柵極導(dǎo)電多晶硅并聯(lián)呈整體。
[0011]所述半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間還包括第一導(dǎo)電類型基底，所述第一導(dǎo)電類型基底位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的下方，且第一導(dǎo)電類型基底鄰接第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，在第一導(dǎo)電類型基底上設(shè)置漏極金屬，所述漏極金屬與第一導(dǎo)電類型基底歐姆接觸。
[0012]所述元胞溝槽、終端溝槽為同一工藝制造層，有源區(qū)內(nèi)相鄰元胞溝槽間的間距相同，鄰近終端保護區(qū)的元胞溝槽與鄰近有源區(qū)的終端溝槽間的距離不大于相鄰元胞溝槽間的距離，終端保護區(qū)內(nèi)相鄰終端溝槽間的距離相同或沿有源區(qū)指向終端保護區(qū)的方向逐漸增大。
[0013]所述元胞介質(zhì)體與終端介質(zhì)體為同一工藝制造層。
[0014]所述“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”兩者中，對于N型半導(dǎo)體器件，第一導(dǎo)電類型指N型，第二導(dǎo)電類型為P型;對于P型半導(dǎo)體器件，第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型所指的類型與N型絕半導(dǎo)體器件正好相反。
[0015]本實用新型的優(yōu)點:終端溝槽內(nèi)的終端導(dǎo)電體與靠近有源區(qū)一側(cè)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)電性連接，當在器件的漏極金屬與源極金屬間施加反向電壓時，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)由下而上電勢逐漸降低，而終端溝槽內(nèi)的終端導(dǎo)電體與對應(yīng)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)等電勢，使得終端導(dǎo)電體的電勢低于終端溝槽外的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，形成一定的電勢差，由于電荷耦合效應(yīng)，增強終端溝槽外圍第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的耗盡程度，即能增強終端溝槽底部區(qū)域水平方向的耗盡；
[0016]第二導(dǎo)電類型第三阱區(qū)的存在有效增強了其周圍第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的耗盡，耗盡區(qū)域向各個方面延伸，包括水平方向，隨著反向電壓的增加，相鄰兩個終端溝槽底部下方所產(chǎn)生的耗盡層在水平方向相連，降低了終端區(qū)域耗盡層的曲率，特別是有效減緩了有源區(qū)向終端區(qū)過渡時的電場集中，器件的擊穿特性顯著改善，結(jié)構(gòu)簡單，與器件常規(guī)工藝兼容性好，制造難度小，有利于良率和制造成本的控制。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0018]圖2?圖12為本實用新型具體實施工藝步驟剖視圖，其中
[0019]圖2為本實用新型半導(dǎo)體基板的剖視圖。
[0020]圖3為本實用新型得到元胞溝槽、終端溝槽后的剖視圖。
[0021]圖4為本實用新型得到P型第二阱區(qū)、P型第三阱區(qū)后的剖視圖。
[0022]圖5為本實用新型得到元胞介質(zhì)體、溝槽介質(zhì)體后的剖視圖。
[0023]圖6為本實用新型元胞導(dǎo)電體、終端介質(zhì)體后的剖視圖。
[0024]圖7為本實用新型得到元胞內(nèi)溝槽后的剖視圖。
[0025]圖8為本實用新型得到柵極導(dǎo)電多晶硅后的剖視圖。
[0026]圖9為本實用新型得到P型第一阱區(qū)后的剖視圖。
[0027]圖10為本實用新型得到N+源極區(qū)后的剖視圖。
[0028]圖11為本實用新型得到源極金屬后的剖視圖。
[0029]圖12為本實用新型得到漏極金屬后的剖視圖。
[0030]附圖標記說明:1-N型基底、2-N型漂移區(qū)、3-元胞溝槽、4-終端溝槽、5-P型第一阱區(qū)、6-P型第三阱區(qū)、7-P型第二阱區(qū)、8-N+源極區(qū)、9-元胞介質(zhì)體、10-元胞導(dǎo)電體、11-終端介質(zhì)體、12-終端導(dǎo)電體、13-絕緣柵氧化層、14-柵極導(dǎo)電多晶硅、15-元胞導(dǎo)電體填充孔、16-終端導(dǎo)電體填充孔、17-元寶哦內(nèi)溝槽、18-源極金屬、19-漏極金屬、100-有源區(qū)以及200-終端保護區(qū)。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0032]如圖1和圖12所示:為了能有效提高器件的耐高壓特性，降低成本，提高適應(yīng)范圍，以N型MOSFET的半導(dǎo)體器件為例，本實用新型在所述半導(dǎo)體器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的有源區(qū)100以及終端保護區(qū)200，所述有源區(qū)100位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，終端保護區(qū)200位于有源區(qū)100的外圈且環(huán)繞包圍所述有源區(qū)100;在所述半導(dǎo)體器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有兩個相對應(yīng)的主面，兩個主面包括第一主面以及與第一主面相對應(yīng)的第二主面，半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間包括N型漂移區(qū)2;
[0033]在所述半導(dǎo)體器件的截面上，終端保護區(qū)200的N型漂移區(qū)2內(nèi)設(shè)有P型第二阱區(qū)7，所述P型第二阱區(qū)7位于N型漂移區(qū)2內(nèi)的上部，終端保護區(qū)200內(nèi)設(shè)有若干終端溝槽4，所述終端溝槽4位于P型第二阱區(qū)7內(nèi)，深度伸入P型第二阱區(qū)7下方的N型漂移區(qū)2內(nèi)；在終端溝槽4內(nèi)填充有終端介質(zhì)體11以及終端導(dǎo)電體12，所述終端導(dǎo)電體12與所在終端溝槽4外鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7電連接。
[0034]具體地，有源區(qū)100位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，終端保護區(qū)200位于環(huán)繞包圍有源區(qū)100，有源區(qū)100、終端保護區(qū)200的具體功能作用與現(xiàn)有相同，此處不再贅述。半導(dǎo)體基板的材料可以采用常用的硅等，對于N型的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間包括N型漂移區(qū)2，此外，半導(dǎo)體基板還可以包括N型基底I，N型基底I鄰接N型漂移區(qū)2，N型漂移區(qū)2位于N型基底I的上方，N型漂移區(qū)2的上表面形成半導(dǎo)體基板的第一主面，N型基底I的下表面形成半導(dǎo)體基板的第二主面，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0035]在終端保護區(qū)200內(nèi)設(shè)有P型第二阱區(qū)7，P型第二阱區(qū)7位于N型漂移區(qū)2的上部，P型第二阱區(qū)7在從半導(dǎo)體基板的第一主面向下延伸進入N型漂移區(qū)2內(nèi)。在終端保護區(qū)200內(nèi)設(shè)有若干終端溝槽4，終端溝槽4位于P型第二阱區(qū)7內(nèi)，終端溝槽4的槽口位于半導(dǎo)體基板的第一主面，終端溝槽4的槽底位于P型第二阱區(qū)7下方的N型漂移區(qū)2內(nèi)，即終端溝槽4在P型第二阱區(qū)7內(nèi)垂直延伸進入N型漂移區(qū)2內(nèi)。終端介質(zhì)體11填充在終端溝槽4內(nèi)，終端介質(zhì)體11覆蓋在終端溝槽4的側(cè)壁及底壁，終端介質(zhì)體11可以為二氧化硅層，終端導(dǎo)電體12通過終端介質(zhì)體11與終端溝槽4的內(nèi)壁及底壁絕緣隔離。在所述半導(dǎo)體器件的截面上，終端溝槽4外的兩側(cè)均具有P型第二阱區(qū)7，終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12與所在終端溝槽4外鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7電連接。具體實施時，終端導(dǎo)電體12可以為導(dǎo)電多晶硅，終端導(dǎo)電體12通過位于終端溝槽4上方的終端連接金屬與對應(yīng)鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7電連接。
[0036]進一步地，所述終端導(dǎo)電體12位于終端溝槽4的中心區(qū)，終端介質(zhì)體11環(huán)繞包圍所述終端導(dǎo)電體12;在所述終端溝槽4槽底的下方設(shè)有P型第三阱區(qū)6，所述P型第三阱區(qū)6包覆終端溝槽4的槽底。
[0037]本實用新型實施例中，終端導(dǎo)電體12與終端溝槽4呈同軸分布，終端介質(zhì)體11包圍終端導(dǎo)電體121型第三阱區(qū)6位于終端溝槽4槽底的下方，并包覆終端溝槽4的槽底，即每個終端溝槽4的槽底均具有P型第三阱區(qū)6，P型第三阱區(qū)6位于N型漂移區(qū)2內(nèi)，利用P型第三阱區(qū)6能有效減緩有源區(qū)100向終端保護區(qū)200過渡時的電場集中，有效改善半導(dǎo)體器件的抗擊穿特性。
[0038]以N型MOSFET的半導(dǎo)體器件且有源區(qū)100的元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)為例時，在所述半導(dǎo)體器件的截面上，有源區(qū)100的N型漂移區(qū)2內(nèi)設(shè)有P型第一阱區(qū)5，所述P型第一阱區(qū)5位于N型漂移區(qū)2內(nèi)的上部;有源100區(qū)內(nèi)的元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞溝槽3位于P型第一阱區(qū)5內(nèi)，深度伸入所述P型第一阱區(qū)5下方的N型漂移區(qū)2內(nèi)，元胞溝槽3內(nèi)的中心區(qū)填充有元胞導(dǎo)電體1以及位于所述元胞導(dǎo)電體1外圈的元胞介質(zhì)體9，在所述元胞溝槽3內(nèi)的上部設(shè)有環(huán)繞元胞導(dǎo)電體1的元胞內(nèi)溝槽17，所述元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)生長有絕緣柵氧化層13，在所述生長有絕緣柵氧化層13的元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)填充有柵極導(dǎo)電多晶娃14;
[0039]在相鄰元胞溝槽3的外壁側(cè)上方設(shè)有N+源極區(qū)8，所述N+源極區(qū)8位于P型第一阱區(qū)5內(nèi)，且N+源極區(qū)8與元胞溝槽3的外壁相接觸;在半導(dǎo)體基板的第一主面上方設(shè)有源極金屬18，所述源極金屬18與N+源極區(qū)8、P型第一阱區(qū)5以及元胞導(dǎo)電體10歐姆接觸，有源區(qū)100內(nèi)的元胞通過柵極導(dǎo)電多晶硅14并聯(lián)呈整體。
[0040]本實用新型實施例中，P型第一阱區(qū)5位于N型漂移區(qū)2內(nèi)，P型第一阱區(qū)5從半導(dǎo)體基板的第一主面向下延伸進入N型漂移區(qū)2內(nèi)，有源區(qū)100內(nèi)包括若干元胞，當采用溝槽結(jié)構(gòu)時，元胞溝槽3從P型第一阱區(qū)5內(nèi)垂直延伸進入N型漂移區(qū)I內(nèi)，元胞溝槽3的槽口位于半導(dǎo)體基板的第一主面，元胞溝槽3的上部穿過P型第一阱區(qū)5。元胞溝槽3內(nèi)填充有元胞介質(zhì)體9以及元胞導(dǎo)電體10，元胞介質(zhì)體9可以為二氧化硅，元胞導(dǎo)電體10位于元胞溝槽3的中心區(qū)，即元胞導(dǎo)電體10通過元胞介質(zhì)體9與元胞溝槽3的側(cè)壁及底壁絕緣隔離，元胞導(dǎo)電體10可以米用導(dǎo)電多晶娃。
[0041 ] 為了能夠形成MOSFET的源極，在元胞溝槽3內(nèi)還設(shè)置元胞內(nèi)溝槽17，元胞內(nèi)溝槽17可以通過對元胞溝槽3內(nèi)上部的元胞介質(zhì)體9進行刻蝕得到。元胞內(nèi)溝槽17的深度小于元胞溝槽3的深度，元胞內(nèi)溝槽17槽底位于P型第一阱區(qū)5的下方，在元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)生長絕緣柵氧化層13以及柵極導(dǎo)電多晶硅14，絕緣柵氧化層13以及柵極導(dǎo)電多晶硅14均環(huán)繞元胞導(dǎo)電體1。所述元胞介質(zhì)體9與終端介質(zhì)體11為同一工藝制造層。
[0042]N+源極區(qū)8位于P型第一阱區(qū)5內(nèi)，且N+源極區(qū)8與元胞內(nèi)溝槽17生長絕緣柵氧化層13的外側(cè)壁相接觸。N+源極區(qū)8分布于相鄰元胞溝槽3間外壁側(cè)上方。源極金屬18與N+源極區(qū)8、P型第一阱區(qū)5以及元胞導(dǎo)電體10歐姆接觸，從而能夠形成電荷耦合的有源區(qū)100結(jié)構(gòu)。有源區(qū)100內(nèi)的元胞通過柵極導(dǎo)電多晶硅14相互連接后并聯(lián)呈一體，柵極導(dǎo)電多晶硅14與源極金屬18相互絕緣。本實用新型實施例中，適用電荷耦合的有源區(qū)100的具體結(jié)構(gòu)為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0043]進一步地，所述半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間還包括N型基底I，所述N型基底I位于N型漂移區(qū)2的下方，且N型基底I鄰接N型漂移區(qū)2，在N型基底I上設(shè)置漏極金屬19，所述漏極金屬19與N型基底I歐姆接觸。
[0044]本實用新型實施例中，漏極金屬19與N型基底I歐姆接觸，從而能形成MOSFET器件的漏極端，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所所熟知。
[0045]所述元胞溝槽3、終端溝槽4為同一工藝制造層，有源區(qū)100內(nèi)相鄰元胞溝槽3間的間距相同，鄰近終端保護區(qū)200的元胞溝槽3與鄰近有源區(qū)100的終端溝槽4間的距離不大于相鄰元胞溝槽3間的距離，終端保護區(qū)200內(nèi)相鄰終端溝槽4間的距離相同或沿有源區(qū)100指向終端保護區(qū)200的方向逐漸增大。
[0046]如圖2?圖12所示，上述適用于電荷耦合的半導(dǎo)體器件可以通過下述工藝步驟制備得到，具體地，所述半導(dǎo)體器件的制造方法包括如下步驟:
[0047]a、提供具有兩個相對主面的半導(dǎo)體基板，兩個相對主面包括第一主面以及與第一主面相對應(yīng)的第二主面，在第一主面與第二主面間包括N型基底I以及N型漂移區(qū)2，N型基底I位于N型漂移區(qū)2的下方，且N型基底I鄰接N型漂移區(qū)2;
[0048]具體地，半導(dǎo)體基板的材料可以采用常用的硅，N型漂移區(qū)2的厚度大于N型基底I的厚度，如圖2所示，半導(dǎo)體基板的具體形式還可以根據(jù)需要進行選擇，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0049]b、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上設(shè)置硬掩膜層，選擇性地掩蔽和刻蝕硬掩膜層，以得到所需貫通硬掩膜層的掩膜層窗口；
[0050]本實用新型實施例中，硬掩膜層通過淀積方式設(shè)置在半導(dǎo)體基板的第一主面上，硬掩膜層的材料以及設(shè)置硬掩膜層的過程均為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述?？梢酝ㄟ^在硬掩膜層上涂覆光刻膠等方式，實現(xiàn)對硬掩膜層的掩蔽和刻蝕，掩膜層窗口貫通硬掩膜層，從而能使得半導(dǎo)體基板相對應(yīng)的第一主面裸露。具體實施時，掩膜層窗口包括位于有源區(qū)的窗口以及位于終端保護區(qū)的窗口。
[0051]C、利用上述掩膜層窗口對半導(dǎo)體基板的第一主面進行溝槽刻蝕，以得到位于有源區(qū)100的N型漂移區(qū)2的元胞溝槽3以及位于終端保護區(qū)200的N型漂移區(qū)2的終端溝槽4;
[0052]本實用新型實施例中，利用上述掩膜層窗口對半導(dǎo)體基板的第一主面進行溝槽刻蝕后，能得到元胞溝槽3以及終端溝槽4，元胞溝槽3、終端溝槽4的槽口均位于第一主面，元胞溝槽3、終端溝槽4從半導(dǎo)體基板的第一主面垂直向下延伸。具體實施時，有源區(qū)100內(nèi)相鄰元胞溝槽3間的間距相同，鄰近終端保護區(qū)200的元胞溝槽3與鄰近有源區(qū)100的終端溝槽4間的距離不大于相鄰元胞溝槽3間的距離，終端保護區(qū)200內(nèi)相鄰終端溝槽4間的距離相同或沿有源區(qū)100指向終端保護區(qū)200的方向逐漸增大。元胞溝槽3間的間距、終端溝槽4間的間距可以通過上述掩膜層窗口進行控制，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0053]d、去除上述第一主面上的硬掩膜層，并在半導(dǎo)體基板的第一主面上進行P型雜質(zhì)離子的選擇性注入，以得到位于終端保護區(qū)200的P型第二阱區(qū)7以及P型第三阱區(qū)6，P型第二阱區(qū)7位于終端保護區(qū)200的N型漂移區(qū)2內(nèi)的上部，P型第三阱區(qū)6位于P型第二阱區(qū)7的下方，且P型第三阱區(qū)6包覆終端溝槽4的槽底；
[0054]本實用新型實施例中，通過常規(guī)技術(shù)手段去除硬掩膜層，如圖3所示。在去除硬掩膜層后，在半導(dǎo)體基板的第一主面進行P型雜質(zhì)離子注入，如注入硼離子，從而得到P型第二阱區(qū)7以及P型第三阱區(qū)6，終端溝槽4的上部穿過P型第二阱區(qū)7，如圖4所示。在第一主面注入P型雜質(zhì)離子得到P型第二阱區(qū)7、P型第三阱區(qū)6的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此外，P型第二阱區(qū)7、P型第三阱區(qū)6還可以通過兩步注入過程形成，具體可以根據(jù)需要進行選擇，此處不再贅述。
[0055]e、在上述元胞溝槽3、終端溝槽4內(nèi)進行電介質(zhì)的填充，以得到位于元胞溝槽3內(nèi)的元胞介質(zhì)體9、形成于元胞溝槽3中心區(qū)的元胞導(dǎo)電體填充孔15、位于終端溝槽4內(nèi)的終端介質(zhì)體11以及形成于終端溝槽4中心區(qū)的終端導(dǎo)電體填充孔16;
[0056]本實用新型實施例中，元胞介質(zhì)體9、終端介質(zhì)體11為二氧化硅，可以通過先熱氧化再淀積二氧化硅的方式得到，元胞介質(zhì)體9、終端介質(zhì)體11的厚度由半導(dǎo)體器件的耐壓規(guī)格、N型漂移區(qū)I的摻雜濃度確定，具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。元胞導(dǎo)電體填充孔15位于元胞溝槽3的中心區(qū)，元胞導(dǎo)電體填充孔15通過在元胞溝槽3內(nèi)填充元胞介質(zhì)體9后形成，終端導(dǎo)電體填充孔16位于終端溝槽4的中心區(qū)，終端導(dǎo)電體填充孔16通過在終端溝槽4內(nèi)填充終端介質(zhì)體11后形成，如圖5所述。
[0057]f、在上述元胞導(dǎo)電體填充孔15、終端導(dǎo)電體填充孔16內(nèi)進行導(dǎo)電體的填充，以得到位于元胞溝槽3內(nèi)的元胞導(dǎo)電體1以及位于終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12;
[0058]本實用新型實施例中，所示導(dǎo)電體可以采用導(dǎo)電多晶硅，可以在半導(dǎo)體基板的第一主面淀積導(dǎo)電體，待導(dǎo)電體分別填滿元胞導(dǎo)電體填充孔15、終端導(dǎo)電體填充孔16后，在采用干法刻蝕等進行回刻，以得到元胞溝槽3內(nèi)的元胞導(dǎo)電體10以及終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12，如圖6所述，具體過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0059]g、對上述元胞溝槽3內(nèi)的元胞介質(zhì)體9進行刻蝕，以得到位于元胞溝槽3內(nèi)上部的元胞內(nèi)溝槽17 ；
[0060]本實用新型實施例中，采用常規(guī)技術(shù)手段，對元胞介質(zhì)體9刻蝕后，得到元胞內(nèi)溝槽17，元胞內(nèi)溝槽17從元胞溝槽17的槽口垂直向下延伸，如圖7所述。
[0061]h、在上述元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)設(shè)置所需的絕緣柵氧化層13以及柵極導(dǎo)電多晶硅14;
[0062]本實用新型實施例中，在元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)先生長絕緣柵氧化層13，并在生長絕緣柵氧化層13后的元胞內(nèi)溝槽17內(nèi)填充柵極導(dǎo)電多晶硅14，柵極導(dǎo)電多晶硅14與元胞導(dǎo)電體10間通過絕緣柵氧化層13以及元胞介質(zhì)體9進行絕緣隔離，如圖8所示。
[0063]1、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上方選擇性地注入P型雜質(zhì)離子，以在有源區(qū)100的N型漂移區(qū)2內(nèi)得到P型第一阱區(qū)5;
[0064]本實用新型實施例中，P型雜質(zhì)離子可以為硼離子，僅對有源區(qū)100進行P型雜質(zhì)離子的注入，以在N型漂移區(qū)2的上部得到P型第一阱區(qū)5，P型第一阱區(qū)5的深度可以小于P型第二阱區(qū)7的深度，P型第一阱區(qū)5位于由相鄰的元胞溝槽3間隔。鄰近有源區(qū)100的P型第二阱區(qū)7與鄰近終端保護區(qū)200的元胞溝槽3的外壁相接觸，P型第一阱區(qū)5位于元胞內(nèi)溝槽17槽底的上方，如圖9所示。
[0065]j、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上方選擇性地注入N型雜質(zhì)離子，以在P型第一阱區(qū)5內(nèi)得到N+源極區(qū)8;
[0066]本實用新型實施例中，N型雜質(zhì)離子可以為磷離子或砷離子，N+源極區(qū)8位于P型第一阱區(qū)5內(nèi)，得到N+源極區(qū)8的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述，如圖10所述。
[0067]k、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積絕緣介質(zhì)層，并對所述絕緣介質(zhì)層進行接觸孔刻蝕；
[0068]本實用新型實施例中，絕緣介質(zhì)層可以為二氧化硅層，絕緣介質(zhì)層覆蓋在半導(dǎo)體基板的第一主面上，淀積絕緣介質(zhì)層的過程以及對絕緣介質(zhì)層的接觸孔刻蝕的過程均為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0069]1、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積正面金屬層，并對所述正面金屬層進行圖形化，以得到位于半導(dǎo)體基板第一主面上方的源極金屬18、柵極金屬以及終端連接金屬，源極金屬18與P型第一阱區(qū)5、N+源極區(qū)8及元胞導(dǎo)電體10歐姆接觸，柵極金屬與柵極導(dǎo)電多晶硅電14連接，所述終端導(dǎo)電體12與所在終端溝槽4外鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7通過終端連接金屬電連接；
[0070]本實用新型實施例中，正面金屬層支撐在絕緣介質(zhì)層上，通過對正面金屬層圖形化后，分別得到源極金屬8、柵極金屬以及終端連接金屬，源極金屬8位于有源區(qū)100，源極金屬8通過有源區(qū)100的接觸孔能與P型第一阱區(qū)5、N+源極區(qū)8以及元胞導(dǎo)電體10歐姆接觸，柵極金屬與有源區(qū)100內(nèi)的柵極導(dǎo)電多晶硅14電連接，從而能將有源區(qū)100內(nèi)的元胞并聯(lián)成一體。終端連接金屬位于終端保護區(qū)200上方，通過終端連接金屬將一終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12與所示終端溝槽4外鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7電連接，如圖11所示。圖11中并未示出柵極金屬、終端連接金屬以及絕緣介質(zhì)層，具體連接形式為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
[0071]m、在半導(dǎo)體基板的第二主面設(shè)置漏極金屬19，所述漏極金屬19與N型基底I歐姆接觸。
[0072]本實用新型實施例中，通過漏極金屬19形成MOSFET器件的漏極端，如圖12所述。
[0073]本實用新型實施例中，將終端區(qū)域200內(nèi)終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12與所在終端溝槽4外靠近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7電性連接后，當在漏極金屬19與源極金屬18之間施加反向電壓(即漏極金屬19上加載正電壓，源極金屬18上加載負電壓)時，N型漂移區(qū)2內(nèi)由下而上電勢逐漸降低，而終端溝槽4內(nèi)的終端導(dǎo)電體12與鄰近有源區(qū)100—側(cè)的P型第二阱區(qū)7等電勢，使得終端導(dǎo)電體12的電勢低于終端溝槽4外圍的N型漂移區(qū)2，形成一定的電勢差，由于電荷耦合效應(yīng)，增強終端溝槽4外圍N型漂移區(qū)2的耗盡程度，所示增強的耗盡包括終端溝槽4底部區(qū)域水平方向的耗盡。
[0074]此外，在終端保護區(qū)200內(nèi)終端溝槽4底部注入P型第三阱區(qū)6，當器件的漏極金屬19與源極金屬18之間施加反向電壓時，P型第三阱區(qū)6的存在有效增強了其周圍N型漂移區(qū)2的耗盡，耗盡區(qū)域向各個方面延伸，包括水平方向，隨著反向電壓的增加，相鄰兩個終端溝槽4底部下方所產(chǎn)生的耗盡層在水平方向相連，降低了終端保護區(qū)200耗盡層的曲率，特別是有效減緩了有源區(qū)100向終端保護區(qū)200過渡時的電場集中，器件的擊穿特性顯著改善。若沒有在終端保護區(qū)200內(nèi)終端溝槽4底部設(shè)置P型第三阱區(qū)6，隨著反向電壓的增加，器件會提前在有源區(qū)100與終端保護區(qū)200之間的過渡區(qū)域提前擊穿，從而能有效提高耐高壓特性。
[0075]這里本實用新型的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【主權(quán)項】
1.一種適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的有源區(qū)以及終端保護區(qū)，所述有源區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，終端保護區(qū)位于有源區(qū)的外圈且環(huán)繞包圍所述有源區(qū)；在所述半導(dǎo)體器件的截面上，半導(dǎo)體基板具有兩個相對應(yīng)的主面，兩個主面包括第一主面以及與第一主面相對應(yīng)的第二主面，半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)；其特征是: 在所述半導(dǎo)體器件的截面上，終端保護區(qū)的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的上部，終端保護區(qū)內(nèi)設(shè)有若干終端溝槽，所述終端溝槽位于第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)內(nèi)，深度伸入第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；在終端溝槽內(nèi)填充有終端介質(zhì)體以及終端導(dǎo)電體，所述終端導(dǎo)電體與所在終端溝槽外鄰近有源區(qū)一側(cè)的第二導(dǎo)電類型第二阱區(qū)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是:所述終端導(dǎo)電體位于終端溝槽的中心區(qū)，終端介質(zhì)體環(huán)繞包圍所述終端導(dǎo)電體;在所述終端溝槽槽底的下方設(shè)有第二導(dǎo)電類型第三阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第三阱區(qū)包覆終端溝槽的槽底。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是:在所述半導(dǎo)體器件的截面上，有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的上部;有源區(qū)內(nèi)的元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)，元胞溝槽位于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)，深度伸入所述第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)，元胞溝槽內(nèi)的中心區(qū)填充有元胞導(dǎo)電體以及位于所述元胞導(dǎo)電體外圈的元胞介質(zhì)體，在所述元胞溝槽內(nèi)的上部設(shè)有環(huán)繞元胞導(dǎo)電體的元胞內(nèi)溝槽，所述元胞內(nèi)溝槽內(nèi)生長有絕緣柵氧化層，在所述生長有絕緣柵氧化層的元胞內(nèi)溝槽內(nèi)填充有柵極導(dǎo)電多晶娃； 在相鄰元胞溝槽的外壁側(cè)上方設(shè)有第一導(dǎo)電類型源極區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型源極區(qū)位于第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)內(nèi)，且第一導(dǎo)電類型源極區(qū)與元胞溝槽的外壁相接觸;在半導(dǎo)體基板的第一主面上方設(shè)有源極金屬，所述源極金屬與第一導(dǎo)電類型源極區(qū)、第二導(dǎo)電類型第一阱區(qū)以及元胞導(dǎo)電體歐姆接觸，有源區(qū)內(nèi)的元胞通過柵極導(dǎo)電多晶硅并聯(lián)呈整體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是:所述半導(dǎo)體基板的第一主面與第二主面間還包括第一導(dǎo)電類型基底，所述第一導(dǎo)電類型基底位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的下方，且第一導(dǎo)電類型基底鄰接第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，在第一導(dǎo)電類型基底上設(shè)置漏極金屬，所述漏極金屬與第一導(dǎo)電類型基底歐姆接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是:所述元胞溝槽、終端溝槽為同一工藝制造層，有源區(qū)內(nèi)相鄰元胞溝槽間的間距相同，鄰近終端保護區(qū)的元胞溝槽與鄰近有源區(qū)的終端溝槽間的距離不大于相鄰元胞溝槽間的距離，終端保護區(qū)內(nèi)相鄰終端溝槽間的距離相同或沿有源區(qū)指向終端保護區(qū)的方向逐漸增大。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于電荷耦合器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征是:所述元胞介質(zhì)體與終端介質(zhì)體為同一工藝制造層。
【文檔編號】H01L29/78GK205488134SQ201620267014
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】朱袁正, 葉鵬, 劉晶晶
【申請人】無錫新潔能股份有限公司