场效应晶体管、边缘结构及相关制造方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例涉及半导体器件，尤其涉及但不限于场效应晶体管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)以及双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(DMOS)等半导体器件在电子产业中已得到了广泛的应用。在一些应用场合，例如作为开关型电压转换器的功率开关等，场效应晶体管应该具有良好的电流处理能力、较低的导通电阻RdsQN、较高的击穿电压BV和良好的安全耐久性。
[0003]场效应晶体管诸如MOSFET、JFET, DMOS等通常制作于半导体衬底上，并且具有有效单元区域和边缘区域。有效单元区域至少包括一个场效应晶体管单元，具有栅区、源区和漏区，并可以通过栅区控制源区和漏区之间的导电沟道区以控制场效应晶体管的工作状态，例如导通或关断。边缘区域应至少包括一个隔离单元，实现有效单元区域与边缘区域的隔离，阻断边缘区域至有效单元区域的漏电通路，并改善场效应晶体管的反向击穿电压(BP，场效应晶体管在关断状态下能够承受的最大漏源电压)。增加有效单元区域中场效应晶体管单元的数目有助于增大场效应晶体管的电流处理能力，以及降低导通电阻Rdsw。改善边缘区域中隔离单元的隔离和耐压性能有助于提高场效应晶体管的反向击穿电压和安全耐久性。
[0004]通常，可以在边缘区域中制作保护环作为隔离单元。保护环的导电类型与衬底的导电类型相反。然而保护环占用面积较大，对于一定面积的晶圆，这意味着边缘区域面积增大，而有效单元区域面积降低，导致可制作场效应晶体管单元的数目减少。这样不仅场效应晶体管的导通性能降低，而保护环的隔离能力也并不理想。另外，制作保护环需要使用额外的离子注入掩膜，增加了制造复杂度和成本。
[0005]还可以采用沟槽隔离单元代替保护环。例如，图1示出了一种沟槽栅场效应晶体管10的纵向剖面示意图。该场效应晶体管10形成于N型半导体衬底101上，包括有效单元区域102和边缘区域103。有效单元区域102中制作有晶体管单元，每个晶体管单元具有沟槽栅104、N+型源区105和P体区106，半导体衬底101作为漏区，沟槽栅104通过形成于沟槽底部和侧壁的栅氧化层与源区105、体区106和衬底101隔离。各沟槽栅104之间相互电连接，图1中以相互连接的虚线示意这种电连接关系。边缘区域103中制作有沟槽栅接触107，与沟槽栅104电耦接(仍以虚线示意这种电耦接关系)并具有比沟槽栅104更宽的横向宽度，以便更容易与栅电极108接触，从而将沟槽栅104耦接至栅电极108。边缘区域103中还制作有多个沟槽型隔离单元109以保护有效单元区域102中的晶体管单元，每个沟槽型隔离单元109具有与沟槽栅104相同或相似的结构，也通过覆盖沟槽底部和侧壁的氧化层与体区106和衬底101隔离。然而，图1所示的沟槽型隔离单元109虽然可以起到比保护环较好的隔离的作用，但是仍存在一些问题。图2示意出了图1中场效应晶体管10处于关断状态且漏区101和源区105之间施加较高的漏源电压时的局部等势线分布图(例如对应于图1中BB’示意的局部区域)。由图2可见，在场效应晶体管10的关断状态并且漏区101和源区105之间施加较高的漏源电压时，多个悬浮的沟槽型隔离单元109中最靠近有效单元区域102的那个沟槽型隔离单元109 (最左侧的沟槽型隔离单元109)的左侧会有较强的电场分布(如图2中由虚线框框起的部分，等势线分布比较密集)。这一强电场区域使最左侧的沟槽型隔离单元109需要承受较大的电压，很容易引起场效应晶体管10的反向击穿电压漂移，甚至导致沟槽型隔离单元109的侧壁氧化层被击穿。一旦该侧壁氧化层被击穿，场效应晶体管10将受损。因此，最左侧的沟槽型隔离单元109左侧强电场区域的存在会导致场效应晶体管10的反向击穿电压漂移或降低而不能达到预期的设计要求。另外，在使用过程中，场效应晶体管10最左侧的沟槽型隔离单元109可能长期反复承受较强的电压，因而可靠性和耐用度也会缩减，影响场效应晶体管10的使用寿命。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种场效应晶体管、用于场效应晶体管的边缘结构及其制造方法。
[0007]在本发明的一个方面，提出了一种场效应晶体管，包括:具有有效单元区域和边缘区域的衬底，所述边缘区域位于所述有效单元区域的外围；多个晶体管单元，形成于衬底的所述有效单元区域中，其中每个晶体管单元包括漏区、栅区、有效体区和源区，所述源区位于所述有效体区中，且与所述栅区横向相邻地形成于所述栅区的两侧，所述漏区和源区具有所述第一导电类型，所述有效体区具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型；多个悬浮体区，形成于衬底的所述边缘区域中，具有所述第二导电类型；以及多个隔离单元，形成于衬底的所述边缘区域中，由所述边缘区域的内侧向所述边缘区域的外侧方向依次排布并且该多个隔离单元与所述多个悬浮体区平行交错排布。
[0008]根据本公开的一个实施例每个隔离单元可以包括第一型沟槽，该第一型沟槽的侧壁和底部布满介电层，布满该介电层的该第一型沟槽填充有第一导电侧墙、第二导电侧墙和隔离介电层，其中该第一导电侧墙紧靠该第一型沟槽的内侧壁形成，该第二导电侧墙紧靠该第一型沟槽的外侧壁形成，并且该第一导电侧墙和第二导电侧墙之间具有空隙，所述隔离介电层填满该空隙将该第一导电侧墙和第二导电侧墙隔开；并且每个隔离单元可以进一步包括具有第二导电类型的保护环区，该保护环区形成于半导体衬底中，并且位于每个隔离单元的所述第一型沟槽的底部下方。
[0009]在本发明的另一方面，提出了一种场效应晶体管的边缘结构，形成于所述场效应晶体管的边缘区域中，该边缘结构可以包括:多个悬浮体区；以及多个隔离单元，由所述边缘区域的内侧向所述边缘区域的外侧方向依次排布并且该多个隔离单元与所述多个悬浮体区平行交错排布；其中:每个隔离单元包括第一型沟槽，该第一型沟槽的侧壁和底部布满介电层，布满该介电层的该第一型沟槽填充有第一导电侧墙、第二导电侧墙和隔离介电层，其中该第一导电侧墙紧靠该第一型沟槽的内侧壁形成，该第二导电侧墙紧靠该第一型沟槽的外侧壁形成，并且该第一导电侧墙和第二导电侧墙之间具有空隙，所述隔离介电层填满该空隙将该第一导电侧墙和第二导电侧墙隔开；每个隔离单元进一步包括具有第二导电类型的保护环区，该保护环区形成于半导体衬底中，并且位于每个隔离单元的所述第一型沟槽的底部下方。
[0010]在本发明的再一方面，提出了一种制造场效应晶体管的方法，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一导电类型，包括有效单元区域和边缘区域；在所述有效单元区域中形成多个栅区；在所述边缘区域中形成多个隔离沟槽，该多个隔离沟槽由所述边缘区域的内侧向所述边缘区域的外侧方向依次平行排布，并且在每个隔离沟槽的侧壁和底面形成平铺覆盖的介电层，并在覆盖有该介电层的每个隔离沟槽中填充第一导电侧墙和第二导电侧墙，使该第一导电侧墙紧靠隔离沟槽的内侧壁形成，并使该第二导电侧墙紧靠隔离沟槽的外侧壁形成，并且使该第一导电侧墙和该第二导电侧墙彼此由空隙隔开；在所述半导体衬底中形成具有第二导电类型的体区掺杂层，位于所述有效区域中的该体区掺杂层被所述多个栅区分隔成多个有效体区，位于所述边缘区域中的该体区掺杂层被所述多个隔离沟槽分隔成多个悬浮体区；通过每个隔离沟槽中的所述空隙向半导体衬底中形成具有所述第二导电类型的保护环区，使该保护环区位于相应隔离沟槽的底部下方；在所述多个有效体区中形成具有所述第一导电类型的多个源区，使这些源区分别位于所述多个栅区的两侧；以及形成填充每个隔离沟槽中所述第一导电侧墙和第二导电侧墙之间所述空隙的隔离介电层。
[0011]根据本发明各实施例的场效应晶体管的边缘结构不仅能很好的将边缘区域与有效单元区域隔离，以保护有效单元区域中的晶体管单元不受边缘区域载流子的影响，而且具有降低的边缘区域面积和制造成本，并解决了槽型隔离单元易于击穿的问题，提升了反向击穿电压和其工作稳定性。。
【附图说明】
[0012]下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起见，不同附图中相同或类似的组件或结构采用相同或相似的附图标记示意。
[0013]图1示出了一种沟槽栅场效应晶体管10的纵向剖面示意图；
[0014]图2示出了图1中场效应晶体管10处于关断状态且施加较高的漏源电压时的局部等势线分布示意图；
[0015]图3示出了根据本公开一个实施例的场效应晶体管20的纵向剖面示意图；
[0016]图4示出了根据本公开一个实施例的对应于图3中所示场效应晶体管20的局部平面俯视示意图；
[0017]图5示出了图3中场效应晶体管20处于关断状态且施加较高的漏源电压时的局部等势线分布示意图；
[0018]图6示出了根据本公开一个实施例的场效应晶体管30的纵向剖面示意图；
[0019]图7示出了根据本公开一个实施例的对应于图6中所示场效应晶体管30的局部平面俯视示意图；
[0020]图8A至SG示出了根据本公开一个实施例的制造场效应晶体管的方法中部分阶段的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图详细说明本公开的一些实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本公开的概念。
[0022]在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构、器件结构、工艺步骤以及这些电路、器件和工艺的具体参数，都用于对本公开的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少一些