[发明专利]超级结器件的终端保护结构及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超级结器件的终端保护结构；本发明还涉及一种超级结器件的终端保护结构的制造方法。

背景技术

超级结MOSFET采用新的耐压层结构，利用一系列的交替排列的P型半导体薄层和N型半导体薄层来在截止状态下在较低电压下就将所述P型半导体薄层和N型半导体薄层耗尽，实现电荷相互补偿，从而使P型半导体薄层和N型半导体薄层在高掺杂浓度下能实现高的击穿电压，从而同时获得低导通电阻和高击穿电压，打破传统功率MOSFET理论极限。同已有的DMOS器件一样，一个超级结MOSFET是由很多的单元重复排列形成的；由于各单元的一致性，处于器件中间的并联的单元之间表面电位基本一致，通常不存在电压击穿的问题，但最外圈的单元与衬底表面电位有差异，特别是在工作于截止状态下，电压差较大，易于发生击穿；在器件的外周单元的外周要增加终端保护结构，而且该技术十分重要。

对已有的器件如高压VDMOS，已有扩散保护环技术，场板技术如浮空场板技术、电阻场板技术，等位环技术，场限环技术，结终端扩展技术等；但对于超级结器件，由于器件单元的耐压方式与传统的VDMOS的耐压方式有很大的不同，相应的高可靠性的终端保护结构需要另行设计。已经有一些关于超级结MOSFET的终端保护结构，在终端也采用交替排列的P型和N型柱加上其上的场板，需要时加上截止环。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结器件的终端保护结构，能提高器件的耐压特性、电流处理能力和可靠性，还不增加工艺成本。本发明还提供一种超级结器件的终端保护结构的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种超级结器件的终端保护结构，在一N+硅基片上形成有一N型硅外延层，超级结器件的中间区域为电流流动区，所述电流流动区包含交替排列的形成于所述N型硅外延层中的P型区域和N型区域，一P型背栅形成于各所述P型区域上部或所述P型背栅形成于各所述P型区域上部并延伸到各所述P型区域上部两侧的所述N型区域中，一源区形成于各所述P型背栅中，在所述电流流动区的所述N型硅外延层上部形成有栅氧、栅极以及源极，在所述N+硅基片的背面形成有漏极；在俯视平面上，所述超级结器件的终端保护结构环绕于所述电流流动区的外周并包括至少一P型环、多个P型柱、一沟道截止环、一终端介质膜、至少一多晶硅场板以及至少一金属场板；所述P型环、所述P型柱和所述沟道截止环都呈环状结构、并由内往外依次环绕于所述电流流动区的外周。

各所述P型柱由填充于沟槽中的P型硅组成，各所述P型柱形成于所述终端保护结构区域的所述N型硅外延层中、且各所述P型柱依次排列于所述电流流动区的最外侧P型区域和所述沟道截止环间，各所述P型柱和各所述P型柱间的N型硅外延层组成P型柱和N型柱交替式结构。

所述P型环形成于所述终端保护结构区域的所述N型硅外延层的表面层中且和所述最外侧P型区域相邻。

所述沟道截止环形成于最外侧P型柱外侧的所述N型硅外延层的表面层中。

所述终端介质膜形成于所述终端保护结构区域的所述N型硅外延层上，所述终端介质膜的靠近所述电流流动区的一侧具有一台阶结构，所述终端介质膜覆盖了所述台阶结构底部的P型柱到所述最外侧P型柱间的所有所述P型柱。

所述多晶硅场板形成于所述终端介质膜上，所述多晶硅场板完全覆盖所述台阶结构并覆盖部分所述终端介质膜；所述多晶硅场板还延伸到所述电流流动区的外侧到所述台阶结构间的所述N型硅外延层上、且所述多晶硅场板的延伸部分覆盖有一个或多个所述P型柱，所述多晶硅场板的延伸部分和其底部的所述N型硅外延层间隔离有栅氧和第二介质层，所述第二介质层的厚度大于所述栅氧的厚度，所述第二介质层至少要覆盖被所述多晶硅场板的延伸部分所覆盖的各所述P型柱的中心区域。由于各所述P型柱是由填充于沟槽中的P型硅组成，在所述沟槽中填P型硅的过程中，在从下往上长的同时、也从所述沟槽的两个侧面往里长，底部生长上来的P型硅和侧面生长过来的P型硅会在所述沟槽的中心位置处连接并缝合在一起，各所述P型柱的中心区域即为所述P型硅的连接缝合的区域。

一层间膜形成于所述终端保护结构区域的所述N型硅外延层、所述终端介质膜和所述多晶硅场板上；各所述金属场板形成在所述层间膜上。

进一步的改进是，在俯视平面上所述P型柱和所述P型环的环状结构都为四方形、或所述P型柱和所述P型环的环状结构为四方形的四角有圆弧的结构。