[發明專利]超級結器件的終端保護結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010141072.X
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN102214689A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 肖勝安;王飛;劉艷平
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種超級結器件的終端保護結構，本發明還涉及該超級結器件的終端保護結構的制造方法。

背景技術

超級結MOSFET采用新的耐壓層結構，利用一系列的交替排列的P型半導體薄層和N型半導體薄層來在截止狀態下在較低電壓下就將所述P型半導體薄層和N型半導體薄層耗盡，實現電荷相互補償，從而使P型半導體薄層和N型半導體薄層在高摻雜濃度下能實現高的擊穿電壓，從而同時獲得低導通電阻和高擊穿電壓，打破傳統功率MOSFET理論極限。同已有的DMOS器件一樣，一個超級結MOSFET是由很多的單元重復排列形成的；由于各單元的一致性，單元之間通常不存在電壓擊穿的問題，但最外圈的單元與襯底之間，存在著電壓差，易于發生擊穿；因此器件的終端保護結構十分重要。

對已有的器件如高壓VDMOS，已有擴散保護環技術，場板技術(包括浮空場板技術，電阻場板技術)，等位環技術，場限環技術，結終端擴展技術等；但對于超級結器件，由于器件單元的耐壓方式與傳統的VDMOS的耐壓方式有很大的不同，相應的高可靠性的終端保護結構需要另行設計。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超級結器件的終端保護結構，為此本發明還提供該超級結器件的終端保護結構的制造方法，能夠在不為終端保護結構增加工藝的條件下提高超級結器件的耐壓特性和可靠性。

為解決上述技術問題，本發明提供的超級結器件的終端保護結構，在一N+硅基片上形成有一N型外延層，所述超級結器件的中間區域為電流流動區，所述電流流動區包含多個并行排列的電流流動區溝槽；所述電流流動區溝槽形成于所述N型外延層中，在所述電流流動區溝槽中填充有P型硅，所述P型硅與N型外延薄層形成交替的P型區域和N型區域；一P型背柵形成于各所述電流流動區溝槽的上部或所述P型背柵形成于各所述電流流動區溝槽的上部并延伸到各所述電流流動區溝槽的上部兩側的所述N型外延薄層中，一源區形成于各所述P型背柵中；在所述電流流動區的外延層上部形成有柵氧、柵極以及源極，所述柵極為多晶硅柵，各所述多晶硅柵覆蓋兩相鄰源區間的所述P型背柵和所述N型外延薄層，各所述多晶硅柵用于在所述P型背柵表面形成溝道區；在所述N+硅基片的背面形成有漏極。在俯視平面上，所述超級結器件的終端保護結構環繞于所述電流流動區的外周，由內往外依次排列著至少一P型環、多個溝槽環、以及一溝道截止環；在截面上，所述終端保護結構包括：

各所述溝槽環形成于和所述最外側電流流動區溝槽相鄰的所述N型硅外延層中，在各所述溝槽環中填充有P型硅，形成P型薄層和N型薄層交替式結構；

所述P型環形成于和所述最外側電流流動區溝槽相鄰的所述N型硅外延層上部，覆蓋至少一個所述溝槽環；

所述溝道截止環形成于所述最外側溝槽環外側的所述N型硅外延層的上部；

一終端介質層，形成于和所述最外側電流流動區溝槽相鄰的所述N型硅外延層上部，覆蓋所述P型環以及各所述溝槽環；所述溝道截止環為一N+摻雜環、或所述溝道截止環由一N+摻雜環加上一形成于所述N+摻雜環上的金屬環組成。

多個場板，形成于所述終端介質層的上部，各所述場板在所述電流流動區的外周由內往外依次排列，包括一個最內側場板、至少一個外側場板，各所述場板間互相隔開。

更進一步的改進是，各所述溝槽環的溝槽寬度和溝槽間距分別小于或者等于各所述電流流動區溝槽的溝槽寬度和溝槽間距。

更進一步的改進是，各所述溝槽環為四方形的環狀結構、或所述溝槽環為四方形的四角有圓弧的環狀結構。在所述溝槽環的四角分別形成有一附加溝槽，并在所述附加溝槽中填充P型硅。所述附加溝槽和所述溝槽環在所述溝槽環的四角處相連接、或相隔離。

更進一步的改進是，所述P型環和所述P型背柵相連接。

更進一步的改進是，各所述場板為金屬場板、或多晶硅場板。

更進一步的改進是，所述最內側場板和所述柵極互連、或所述最內側場板所述柵極不相連接。

更進一步的改進是，所述最內側場板下的所述終端介質層厚度大于各所述外側場板下的所述終端介質層的厚度。所述最內側場板下的所述終端介質層為一種厚度的介質膜的結構、或為由兩種不同厚度的介質膜組成。所述最內側場板下的所述終端介質層厚度為各所述外側場板下的所述終端介質層的厚度

更進一步的改進是，所述最內側場板和所述柵極不相連接時，所述最內側場板和所述P型背柵相連接、或所述最內側場板為懸浮結構。

更進一步的改進是，各所述外側場板為懸浮結構、或和各所述P型溝槽通過一P型環相連。