高压超结mosfet器件终端结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压超结MOSFET器件终端结构及其制作方法，属于半导体功率器件技术领域。
【背景技术】
[0002]超结MOSFET器件是近年来出现的一种重要的功率器件，它的基本原理是电荷平衡平理，超结MOSFET器件的基本超结结构采用交替排列的P柱和N柱。
[0003]超结MOSFET器件设计要考虑的一个重要问题是结终端结构的设计，好的结终端能有效提高器件耐压、降低漏电和提高器件可靠性。目前应用最广泛的超结结构的终端结构采用与元胞部分相同的超结结构，即通过多组相同的沟槽结构组成。具体如附图1所示，包括N型重掺杂衬底100，在N型重掺杂衬底100上具有N型外延层101，N型外延层101中具有元胞区102和终端区103，元胞区102的N型外延层101中具有P柱区104和N型体区105，终端区103的N型外延层101中具有多组相同宽度均匀分布的P柱区104 ;所述P柱区104与N型外延层101的下表面之间存在一定间距，如N型外延层101的厚度为50 μπι时，P柱区104的高度一般为35?45 μπι。现有该种结构的高压超结MOSFET器件的P柱区104宽度较窄，一般为5 μ m左右，为了得到足够高的终端区域的耐压，终端区103必须占用很大的面积，如耐压为600V的高压超结MOSFET器件，其终端宽度至少大于130 μ m。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压超结MOSFET器件终端结构及其制作方法，达到现有终端耐压能力的同时大大减小了终端的面积。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述高压超结MOSFET器件终端结构，包括元胞区和终端区，其特征是:所述终端区包括N型重掺杂衬底和设置于N型重掺杂衬底上表面的N型外延层，在N型外延层上设置宽形S12柱区，宽形S1 2柱区由N型外延层的上表面延绅至N型外延层的下表面。
[0006]在一个【具体实施方式】中，所述元胞区和终端区之间具有过渡区，所述过渡区包括N型重掺杂衬底、N型外延层以及形成于该N型外延层中的两个窄形P柱区，窄形P柱区由N型外延层的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱区的下端与N型外延层的下表面之间存在预设间距。
[0007]在一个【具体实施方式】中，所述元胞区包括N型重掺杂衬底、N型外延层及形成于所述N型外延层中的窄形P柱区和N_体区，N—体区形成于窄形P柱区的上部；所述元胞区的窄形P柱区由N型外延层的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱区的下端与N型外延层的下表面之间存在预设间距。
[0008]在一个【具体实施方式】中，所述『体区朝终端区方向延伸，并与终端区接触。
[0009]在一个【具体实施方式】中，所述『体区朝过渡区方向延伸，并与过渡区的一个窄形P柱区接触。
[0010]在一个【具体实施方式】中，所述宽形S12柱区的宽度为40?100 μπι。
[0011]在一个【具体实施方式】中，所述窄形P柱区的宽度约为5 μ m。
[0012]所述高压超结MOSFET器件终端结构的制作方法，其特征是，采用如下步骤:
(1)提供具有N型重掺杂衬底和N型外延层的半导体基片；
(2)在N型外延层的终端区进行刻蚀，得到一个由N型外延层上表面贯穿至N型外延层下表面的第一槽体，第一槽体的宽度为40?10ym;
(3)在第一槽体中淀积氧化层，形成宽形S12柱区；
(4)采用CMP工艺将宽形S12柱区上表面进行磨平；
(5)制作元胞区或者元胞区和过渡区。
[0013]进一步的，制作元胞区和过渡区时，具体包括:
在元胞区和过渡区的N型外延层上刻蚀形成第二槽体，第二槽体由N型外延层的上表面朝下表面方向延伸，并且第二槽体的底部与N型外延层的下表面之间存在预设的距离，第二槽体的宽度约为5 μ?? ;
在第二槽体中填充P型半导体层，形成窄形P柱区；
在元胞区的窄形P柱区的顶部进行注入和扩散，形成N—体区。
[0014]所述高压超结MOSFET器件终端结构的制作方法，其特征是，采用如下步骤:
(1)提供具有N型重掺杂衬底和N型外延层的半导体基片；
(2)在N型外延层的终端区进行刻蚀，得到多个由N型外延层上表面贯穿至N型外延层下表面的第三槽体，第三槽体的宽度为2?5 μπι，第三槽体的宽度与第三槽体间距的比值为 10:4 ；
(3)在第三槽体中湿氧化生长氧化层，形成宽形S12柱区；
(4)采用CMP工艺将宽形S12柱区上表面进行磨平；
(5)制作元胞区或者元胞区和过渡区。
[0015]本发明所述高压超结MOSFET器件终端结构及其制作方法，采用宽形S12柱区，该宽形S12柱区由N形外延层的上表面延伸至N形外延层的下表面，并且宽度较宽，为40?100 μπι，从而达到现有终端耐压能力的同时大大减小了终端的面积。
【附图说明】
[0016]图1为现有技术中高压超结MOSFET器件终端的结构示意图。
[0017]图2-1为本发明实施例一的结构示意图。
[0018]图2-2为实施例一在N型外延层的终端区制作深沟槽后的结构示意图。
[0019]图2-3为实施例一在N型外延层的元胞区制作槽体后的结构示意图。
[0020]图3-1为本发明实施例二的结构示意图。
[0021]图3-2为实施例二在N型外延层的终端区制作多组深沟槽后的结构示意图。
[0022]图3-3为实施例二在N型外延层的过渡区和元胞区制作槽体后的结构示意图。
[0023]图中标号为:100、200-Ν型重掺杂衬底，10U201-N型外延层，102,202-元胞区，103,203-终端区，104-Ρ柱区，105-Ν型体区，204-窄形P柱区，205_Ν_体区，206-宽形S12柱区，207-过渡区，208-第一槽体，209-第二槽体，210-第三槽体。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0025]实施例一:
如图2-1所示，本发明所述高压超结MOSFET器件终端结构包括元胞区202和终端区203，元胞区202包括N型重掺杂衬底200、N型外延层201及形成于所述N型外延层201中的窄形P柱区204和N—体区205，N—体区205形成于窄形P柱区204的上部，且所述N—体区205朝终端区203方向延伸，并与终端区203接触；所述窄形P柱区204由N型外延层201的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱区204的下端与N型外延层201的下表面之间存在预设间距，窄形P柱区204的宽度一般为5 μ m左右。
[0026]所述终端区203包括N型重掺杂衬底200和设置于N型重掺杂衬底200上表面的N型外延层201，在N型外延层201上设置宽形S12柱区206，宽形S1 2柱区206由N型外延层201的上表面延绅至N型外延层201的下表面，宽形S12柱区206的宽度为40?100 μ m0
[0027]本实施例所述的高压超结MOSFET器件终端结构的制作工艺如下:
(1)在N型重掺杂衬底200上形成N型外延层201；
(2)在N型外延层201上终端区203刻蚀一个深度大于或等于N型外延层201厚度的第一槽体208，第一槽体208的宽度为40?100 μ m，如图2_2所示；
(3)采用淀积氧化层的方式，在第一槽体208内填满S12，形成宽形S12柱区206；
(4)采用CMP(减薄/抛光)工艺磨平宽形S12柱区206的上表面；
(5)后续按现有常规工艺制作元胞区202，具体包括在元胞区202的N型外延层201上刻蚀形成第二槽体209，如图2-3所示，第二槽体209与N型外延层201的下表面之间具有预设的距离，在第二槽体209中外延生长窄形P柱区204 ;