專利名稱：超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是指一種超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
深溝槽工藝被廣泛的應(yīng)用于超級(jí)結(jié)產(chǎn)品，如圖1所示，在重?fù)诫s的N型硅襯底211 上具有輕摻雜N型外延221，兩輕摻雜P型區(qū)231位于N型外延221中相對(duì)排布，輕摻雜P 型區(qū)231上還具有P型阱241及包含在P型阱241中的重?fù)诫sN型區(qū)251，器件表面具有柵極261。在溝槽內(nèi)輕摻雜P型區(qū)231與N型外延221在大電壓下形成耗盡層，從而實(shí)現(xiàn)耐壓能力的提升和相比于傳統(tǒng)MOSFET的導(dǎo)通電阻的下降。一般這類超級(jí)結(jié)產(chǎn)品對(duì)于所述的溝槽內(nèi)填充的輕摻雜P型半導(dǎo)體材料與輕摻雜N型外延的濃度匹配平衡要求較高。
由于溝槽的工藝填充能力限制，在終端區(qū)尤其是終端圓弧區(qū)會(huì)存在缺陷。如圖2 及圖3所示，圖2是器件的俯視平面圖，終端區(qū)將元胞區(qū)環(huán)繞包圍，整體略成圓角矩形，其 AA’方向是圓弧區(qū)，圖3顯示了圖2圓弧區(qū)的剖面圖，圓弧區(qū)溝槽厚度增加，使得填充時(shí)溝槽出現(xiàn)空洞。這些缺陷導(dǎo)致輕摻雜P型半導(dǎo)體材料與輕摻雜N型外延區(qū)的濃度匹配的失衡， 輕則影響的是產(chǎn)品的晶圓面內(nèi)的均一性，重則導(dǎo)致產(chǎn)品耐壓不穩(wěn)定、源漏漏電增加，甚至器件的失效。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，解決多晶硅布線易受外界信號(hào)干擾，引發(fā)開(kāi)關(guān)特性不好或者誤動(dòng)作的問(wèn)題，提高工藝的穩(wěn)定性。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，位于襯底重?fù)诫s區(qū)之上的外延漂移區(qū)中，所述外延漂移區(qū)劃分為元胞區(qū)及終端區(qū)，在俯視平面上終端區(qū)是將元胞區(qū)環(huán)繞包圍，所述元胞區(qū)中，具有第一 P型阱，第一 P型阱中具有多個(gè)P型半絕緣柱區(qū)，且P型半絕緣柱區(qū)的深度均大于第一 P型阱，多個(gè)重?fù)诫sN型區(qū)位于第一 P型阱中，且與P型半絕緣柱區(qū)接觸，P型半絕緣柱區(qū)之間的硅表面上還具有多晶硅柵極，其兩端不覆蓋重?fù)诫sN型區(qū)；所述終端區(qū)，包含所述超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其中
在外延漂移區(qū)的終端區(qū)中，具有靠近元胞區(qū)的P型半絕緣柱區(qū)，所述P型半絕緣柱區(qū)位于元胞區(qū)延伸進(jìn)入終端區(qū)的第一 P型阱中，且其深度大于第一 P型阱，終端區(qū)中還具有第二 P型阱和N型阱，N型阱位于第二 P型阱之上，形成縱向的層疊結(jié)構(gòu)；
所述元胞區(qū)中的第一 P型阱，其終端區(qū)一側(cè)與終端區(qū)中的N型阱及第二 P型阱抵靠接觸；
在N型阱遠(yuǎn)離元胞區(qū)的外側(cè)`方向的外延中，還具有與N型阱接觸的重?fù)诫sN型區(qū)；
在終端區(qū)的硅表面上，接觸孔分別連接P型半絕緣柱區(qū)及重?fù)诫sN型區(qū)，N型阱之上具有間隔排列的場(chǎng)氧；
P型半絕緣柱區(qū)上的接觸孔和與之相鄰的場(chǎng)氧上共同覆蓋同一金屬場(chǎng)板，重?fù)诫s N型區(qū)上的接觸孔和與之相鄰的另一場(chǎng)氧上共同覆蓋另一金屬場(chǎng)板。
進(jìn)一步地，所述終端區(qū)的第二 P型阱，是單獨(dú)注入推進(jìn)形成，或者是直接利用元胞區(qū)的第一 P型阱。
進(jìn)一步地，所述終端區(qū)的N型阱，注入雜質(zhì)為磷，注入能量大于IOOKeV,并用熱過(guò)程推進(jìn)，推進(jìn)深度大于3 μ m。
進(jìn)一步地，所述終端區(qū)的N型阱上方具有至少兩個(gè)場(chǎng)氧，場(chǎng)氧的厚度不低于5000A ，是通過(guò)熱氧化形成，或者是通過(guò)熱氧化和淀積的組合工藝形成。
進(jìn)一步地，當(dāng)場(chǎng)氧是由熱氧化和淀積的組合工藝形成時(shí)，先在硅表面制作熱氧化， 其厚度不低于2000A。
本發(fā)明所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，采用P型阱和N型阱構(gòu)成縱向耗盡，在達(dá)到相同的耐壓能力的同時(shí)，避開(kāi)了深溝槽填充工藝所帶來(lái)的不足，提高了工藝穩(wěn)定性，同時(shí)，縱向耗盡區(qū)上方設(shè)置金屬場(chǎng)板，調(diào)節(jié)了由于注入濃度分布不均的問(wèn)題。


圖1是傳統(tǒng)的超級(jí)結(jié)MOSFET剖面示意圖2是傳統(tǒng)的超級(jí)結(jié)MOSFET俯視平面圖3是圖2AA’處的截面示意圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明場(chǎng)板調(diào)制前的電場(chǎng)分布圖6是本發(fā)明場(chǎng)板調(diào)制后的電場(chǎng)分布圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
211是N型襯底，221是輕摻雜N型外延，231是輕摻雜P型區(qū)，241是P型阱，251是重?fù)诫sN型區(qū)，261是柵極，01是襯底重?fù)诫s區(qū)，11是外延漂移區(qū)，21是場(chǎng)氧，31是第一 P型阱，32是第二 P型阱，41是P型半絕緣柱區(qū)，51是多晶硅柵極，61是重?fù)诫sN型區(qū)，62是N型阱，71是接觸孔，81是金屬場(chǎng)板，100是元胞區(qū)，101是終端區(qū)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，如圖4所示，在襯底重?fù)诫s區(qū)01之上具有外延漂移區(qū)11，所述外延漂移區(qū)11，水平劃分為元胞區(qū)100及終端區(qū)111(以圖中垂直虛線為界)。在俯視平面上，終端區(qū)101是將元胞區(qū)100環(huán)繞包圍(可參考圖2)，所述元胞區(qū)100 中，具有第一 P型阱31，第一 P型阱31中具有多個(gè)P型半絕緣柱區(qū)41，P型半絕緣柱區(qū)41 用于電荷補(bǔ)償作用，是由單一材料構(gòu)成，或者是半導(dǎo)體絕緣材料和絕緣材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述P型半絕緣柱區(qū)41的深度均大于第一 P型阱31，多個(gè)重?fù)诫sN型區(qū)61位于第一 P型阱 31中，且與P型半絕緣柱區(qū)41接觸，P型半絕緣柱區(qū)41之間的硅表面上還具有多晶硅柵極 51,多晶娃柵極`51是位于重?fù)诫sN型區(qū)61之間。
所述終端區(qū)101，用于制作超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，包含
在外延漂移區(qū)11的終端區(qū)101中，具有靠近元胞區(qū)100的P型半絕緣柱區(qū)41，以及第二 P型阱32和N型阱62，N型阱62位于第二 P型阱32上方，形成縱向的層疊結(jié)構(gòu)。N 型阱62，注入材料為磷，注入能量大于IOOKeV,并用熱過(guò)程推進(jìn)，推進(jìn)深度大于3 μ m。
在遠(yuǎn)離元胞區(qū)100的終端區(qū)101外側(cè)的外延11表面處，還具有重?fù)诫sN型區(qū)61，與N型阱62接觸。
在終端區(qū)101的硅表面上，接觸孔71分別連接P型半絕緣柱區(qū)41及重?fù)诫sN型區(qū)61，場(chǎng)氧21位于N型阱62之上且間隔排列，場(chǎng)氧的數(shù)量至少為2個(gè)。場(chǎng)氧的厚度不低于 5000A,是通過(guò)熱氧化形成，或者是通過(guò)熱氧化和淀積的組合工藝形成。當(dāng)場(chǎng)氧由熱氧化和淀積的組合工藝形成時(shí)，先在硅表面制作熱氧化，其厚度不低于2000A。
P型半絕緣柱區(qū)41上的接觸孔71和與之相鄰的場(chǎng)氧21上共同覆蓋同一金屬場(chǎng)板81，重?fù)诫sN型區(qū)61上的接觸孔71和與之相鄰的另一場(chǎng)氧21上共同覆蓋另一金屬場(chǎng)板 81。
所述元胞區(qū)100中的第一 P型阱31，其靠終端區(qū)一側(cè)與終端區(qū)101中的N型阱62 及第二 P型阱32接觸。終端區(qū)的第二 P型阱32，是單獨(dú)注入推進(jìn)形成，或者是直接利用元胞區(qū)100的第一 P型阱31。
所述終端區(qū)的第二 P型阱32及N型阱62，形成縱向耗盡區(qū)，保證了同類器件的耐壓能力的同時(shí)，用離子注入工藝替代了傳統(tǒng)的深溝槽填充工藝，也就避開(kāi)了深溝槽填充的工藝不穩(wěn)定性，縱向耗盡區(qū)上方的場(chǎng)氧上設(shè)置金屬場(chǎng)板，通過(guò)場(chǎng)板的調(diào)制效應(yīng)，疏散表面電場(chǎng)，調(diào)節(jié)阱注入工藝可能帶來(lái)的濃度分布不均的問(wèn)題。如圖5所示，顯示本發(fā)明金屬場(chǎng)板未開(kāi)啟時(shí)的電場(chǎng)分布圖，由于金屬場(chǎng)板未工作，漂移區(qū)內(nèi)電場(chǎng)線分布較密，即場(chǎng)強(qiáng)較強(qiáng)，當(dāng)開(kāi)啟金屬場(chǎng)板時(shí)，電場(chǎng)分布如圖6所示，硅表面下的電場(chǎng)線分布密度降低，即金屬場(chǎng)板降低了器件內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，位于襯底重?fù)诫s區(qū)之上的外延漂移區(qū)中，所述外延漂移區(qū)劃分為元胞區(qū)及終端區(qū)，在俯視平面上終端區(qū)是將元胞區(qū)環(huán)繞包圍，所述元胞區(qū)中，具有第一 P型阱，第一 P型阱中具有多個(gè)P型半絕緣柱區(qū)，且P型半絕緣柱區(qū)的深度均大于第一P型阱，多個(gè)重?fù)诫sN型區(qū)位于第一 P型阱中，且側(cè)面與P型半絕緣柱區(qū)接觸，P型半絕緣柱區(qū)之間的硅表面上還具有多晶硅柵極，位于重?fù)诫sN型區(qū)之間的硅表面，所述終端區(qū)，包含所述超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于 在外延漂移區(qū)的終端區(qū)中，具有靠近元胞區(qū)的P型半絕緣柱區(qū)，所述P型半絕緣柱區(qū)位于元胞區(qū)延伸進(jìn)入終端區(qū)的第一 P型阱中，且其深度大于第一 P型阱，終端區(qū)中還具有第二P型阱和N型阱，N型阱位于第二 P型阱之上，形成縱向的層疊結(jié)構(gòu)； 所述元胞區(qū)中的第一 P型阱，其終端區(qū)一側(cè)與終端區(qū)中的N型阱及第二 P型阱抵靠接觸； 在N型阱遠(yuǎn)離元胞區(qū)的外側(cè)方向的外延中，還具有與N型阱接觸的重?fù)诫sN型區(qū)； 在終端區(qū)的硅表面上，接觸孔分別連接P型半絕緣柱區(qū)及重?fù)诫sN型區(qū)，N型阱之上具有間隔排列的場(chǎng)氧； P型半絕緣柱區(qū)上的接觸孔和與之相鄰的場(chǎng)氧上共同覆蓋同一金屬場(chǎng)板，重?fù)诫sN型區(qū)上的接觸孔和與之相鄰的另一場(chǎng)氧上共同覆蓋另一金屬場(chǎng)板。
2.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于所述終端區(qū)的第二P型阱，是單獨(dú)注入推進(jìn)形成，或者是直接利用元胞區(qū)的第一 P型阱。
3.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于所述終端區(qū)的N型阱，注入雜質(zhì)為磷，注入能量大于IOOKeV,并用熱過(guò)程推進(jìn)，推進(jìn)深度大于3 u m。
4.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于所述P型半絕緣柱區(qū)是單一材料，或者是半導(dǎo)體絕緣材料和絕緣材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)所述P型半絕緣柱區(qū)是半導(dǎo)體絕緣材料和絕緣材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，半導(dǎo)體絕緣材料位于靠外延漂移區(qū)一側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于所述終端區(qū)的N型阱上方具有至少兩個(gè)場(chǎng)氧，場(chǎng)氧的厚度不低于5000A,是通過(guò)熱氧化形成，或者是通過(guò)熱氧化和淀積的組合工藝形成。
7.如權(quán)利要求6所述的超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)場(chǎng)氧是由熱氧化和淀積的組合工藝形成時(shí)，先在硅表面制作熱氧化，其厚度不低于2000A。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)結(jié)器件終端結(jié)構(gòu)，包含襯底重?fù)诫s區(qū)及位于襯底重?fù)诫s區(qū)之上的外延漂移區(qū)；外延漂移區(qū)中俯視角度具有元胞區(qū)及將元胞區(qū)環(huán)繞包圍的終端保護(hù)區(qū)，所述的終端保護(hù)區(qū)中具有第二P型阱及位于第二P型阱上方的N型阱，N型阱上方具有金屬場(chǎng)板。利用縱向耗盡的結(jié)構(gòu)，提高器件的耐壓能力，避開(kāi)了傳統(tǒng)深溝槽工藝帶來(lái)的填充不穩(wěn)定性問(wèn)題?？v向耗盡區(qū)的上方的金屬場(chǎng)板調(diào)節(jié)了注入濃度不均的問(wèn)題，疏散表面電場(chǎng)。
文檔編號(hào)H01L29/06GK103050508SQ20121033521
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者胡曉明 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司