专利名称：超级结半导体器件结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种超级结半导体器件结构。本发明还涉及一种超级结半导体器件的制作方法。
背景技术：
超级结MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)因其具有超级结结构，即在半导体衬底上具有交替排列的P型和N型硅外延柱层，使得该器件在截止状态下P型区和N 型区的PN结产生耗尽层，从而提高器件的耐压。在超级结半导体器件的设计过程中，除了需要元胞区域有足够高的耐压外，其终端区域结构的设计也对超级结耐压高低起到关键作用。通常的终端区域结构被设计成多个浮空的沟槽，沟槽填入P型多晶硅，通过这些P型多晶硅与N-型外延层耗尽来减小横向电场，保护元胞区域不被横向电场击穿。以上这种超级结半导体器件结构设计复杂，另外，由于终端环数量较多(终端环即终端区域中填充了 P型外延层的沟槽)，其所占据的芯片面积也必然很大。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种超级结半导体器件结构，能够简化器件结构设计的复杂度，减少沟槽的数量，缩小器件所占用芯片的面积；为此，本发明还要提供一种所述超级结半导体器件结构的制作方法。为解决上述技术问题，本发明所述的超级结半导体器件结构，包括N型衬底，从该N型衬底背面引出的漏极，所述N型衬底上方分为元胞区域与终端区域；所述元胞区域中，所述N型衬底上端设有N-外延层，在该N-外延层中具有多个沟槽， 所述沟槽内填充有P型外延层；其特征是在所述终端区域中，所述N型衬底上端具有一绝缘氧化层，该绝缘氧化层上端具有第二 N型衬底，该第二 N型衬底上端具有N-外延层，该N-外延层中具有多个沟槽。所述超级结半导体器件结构的制作方法，包括以下步骤步骤一、在N型衬底中注入氧原子，形成绝缘氧化层；步骤二、进行刻蚀，使刻蚀后绝缘氧化层只存在于所述器件的终端区域，使元胞区域内的绝缘氧化层及其上方的N型衬底去除；步骤三、在所述N型衬底上淀积一层N-外延层；步骤四、刻蚀所述N-外延层，形成多个沟槽，在沟槽内形成P型外延层。采用本发明所述的超级结半导体器件结构及制造方法，将传统的超级结半导体器件结构的终端区域与硅绝缘工艺相结合，把超级结结构的终端区域做在绝缘氧化层之上， 器件漏端的压降有相当一部分会由该绝缘氧化层来承担，所需的终端环数量也可以相应减少，这样器件的整体面积也会因此大幅缩小，简化了超级结半导体器件结构设计的复杂度。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进图1是本发明结构示意图。 图2A至图2D是本发明所述制作方法的制备流程中标记说明
2为N+型扩散区(源极) 4为栅氧化层
步详细的说明
1为？+型扩散区 3为多晶硅栅(栅极)
5为N-外延层 7为P阱 9为绝缘氧化层 11为终端区域
6为P型外延层 8为N型衬底(漏极) 10为元胞区域 12为第二 N型衬底层
具体实施例方式如图1所示，在一实施例中所述超级结半导体器件结构，包含一 N型衬底8，从N型衬底8的背面(即图1所示的下端面)引出漏极，所述N型衬底8的上方分为元胞区域10与终端区域11。在元胞区域10中，所述N型衬底8的上方形成有一层N-外延层5，该N-外延层5 中形成有多个沟槽，在沟槽中填充有P型外延层6，位于沟槽内P型外延层6的上方形成有 P+扩散区1，在N-外延层5的上端位于沟槽的两侧端形成有P阱7，在P阱7中形成N+扩散区2，由N+扩散区2弓丨出源极，位于相邻的两个N+扩散区2上方具有一层栅氧化层4，在栅氧化层4的上端形成多晶硅栅层3，由多晶硅栅层3引出栅极。在所述终端区域11中，所述N型衬底8上端具有一绝缘氧化层9，该绝缘氧化层9 上端具有第二 N型衬底12，该第二 N型衬底12上端具有N-外延层5，该N-外延层5中具有多个沟槽。如图2A至图2D所示，所述超级结半导体器件结构的制作方法，在传统超级结半导体器件结构制作方法中增加以下步骤步骤一、在N型衬底中注入氧原子，形成绝缘氧化层9 ；步骤二、进行刻蚀，使刻蚀后绝缘氧化层9只存在于所述器件的终端区域11，使元胞区域10内的绝缘氧化层9及其上方的N型衬底8去除；步骤三、在所述N型衬底8上淀积一层N-外延层5 ；步骤四、刻蚀所述N-外延层5，形成多个沟槽，在沟槽内形成P型外延层6。进一步改进所述的制作方法，实施步骤四时，使刻蚀的沟槽的数量与绝缘氧化层9 的厚度呈反比。进一步改进所述的制作方法，实施步骤四时，使终端区域11中沟槽的宽度与元胞区域10中沟槽的宽度一致。进一步改进所述的制作方法，实施步骤四时，使终端区域11中沟槽的间距与元胞区域10中沟槽的间距一致。进一步改进所述的制作方法，实施步骤四时，使终端区域11中沟槽刻蚀到绝缘氧化层9的表面。
进一步改进所述的制作方法，实施步骤四时，使元胞区域10中沟槽的深度超过所述绝缘氧化层9的表面，且不超过绝缘氧化层9的底面。以上通过具体实施方式
和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种超级结半导体器件结构，包括N型衬底，从该N型衬底背面引出的漏极，所述N 型衬底上方分为元胞区域与终端区域；所述元胞区域中，所述N型衬底上端设有N-外延层， 在该N-外延层中具有多个沟槽，所述沟槽内填充有P型外延层；其特征是在所述终端区域中，所述N型衬底上端具有一绝缘氧化层，该绝缘氧化层上端具有第二 N型衬底，该第二 N型衬底上端具有N-外延层，该N-外延层中具有多个沟槽。
2.如权利要求1所述的器件结构，其特征是所述沟槽数量与绝缘氧化层的厚度呈反比。
3.如权利要求1所述的结器件结构，其特征是所述终端区域中沟槽的宽度与元胞区域中沟槽的宽度一致。
4.如权利要求1所述的结器件结构，其特征是所述终端区域中沟槽的间距与元胞区域中沟槽的间距一致。
5.一种如权利要求1所述器件结构的制作方法，其特征是，包括以下步骤 步骤一、在N型衬底中注入氧原子，形成绝缘氧化层；步骤二、进行刻蚀，使刻蚀后绝缘氧化层只存在于所述器件的终端区域，使元胞区域内的绝缘氧化层及其上方的N型衬底去除；步骤三、在所述N型衬底上淀积一层N-外延层；步骤四、刻蚀所述N-外延层，形成多个沟槽，在沟槽内形成P型外延层。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征是实施步骤四时，使刻蚀的沟槽的数量与绝缘氧化层的厚度呈反比。
7.如权利要求5所述的制作方法，其特征是实施步骤四时，使终端区域中沟槽的宽度与元胞区域中沟槽的宽度一致。
8.如权利要求5所述的制作方法，其特征是实施步骤四时，使终端区域中沟槽的间距与元胞区域中沟槽的间距一致。
9.如权利要求5所述的制作方法，其特征是实施步骤四时，使终端区域中沟槽刻蚀到绝缘氧化层的表面。
10.如权利要求5所述的制作方法，其特征是实施步骤四时，使元胞区域中沟槽的深度超过所述绝缘氧化层的表面，且不超过绝缘氧化层的底面。
全文摘要
本发明公开了一种超级结半导体器件结构，包括N型衬底，从N型衬底背面引出的漏极，所述N型衬底上方分为元胞区域与终端区域；在元胞区域中的N型衬底上方形成有N-外延层，该N-外延层中形成有多个沟槽，在沟槽中形成有P型外延层；其中，终端区域中N型衬底上具有一绝缘氧化层，该绝缘氧化层上具有第二N型衬底，该第二N型衬底上具有N-外延层。本发明还公开了所述器件结构的制作方法。本发明能够减少超级结半导体器件结构中终端环的数量，缩小超级结半导体器件结构所占用芯片的面积。
文档编号H01L29/78GK102412296SQ20111009210
公开日2012年4月11日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者王邦麟 申请人:上海华虹Nec电子有限公司