一种横向高压功率器件的结终端结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种横向高压功率器件的结终端结构。
【背景技术】
[0002]高压功率集成电路的发展离不开可集成的横向高压功率半导体器件。横向高压功率半导体器件通常为闭合结构，包括圆形、跑道型和叉指状等结构。对于闭合的跑道型结构和叉指状结构，在弯道部分和指尖部分会出现小曲率终端，电场线容易在小曲率半径处发生集中，从而导致器件在小曲率半径处提前发生雪崩击穿，这对于横向高压功率器件版图结构提出了新的挑战。
[0003]公开号为CN102244092A的中国专利公开了一种横向高压功率器件的结终端结构，如图1所示，器件终端结构包括漏极N+l、N型漂移区2、P型衬底3、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P-well区6、源极N+7、源极P+8。器件结构分为两部分，包括直线结终端结构和曲率结终端结构。直线结终端结构中，P-well区6与N型漂移区2相连，当漏极施加高电压时，P-well区6与N型漂移区2所构成的PN结冶金结面开始耗尽，轻掺杂N型漂移区2的耗尽区将主要承担耐压，电场峰值出现在P-well区6与N型漂移区2所构成的PN结冶金结面。为解决高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2所构成的PN结曲率冶金结面的电力线高度集中，造成器件提前发生雪崩击穿的问题，专利采用了如图1所示的曲率结终端结构，高掺杂P-well区6与轻掺杂P型衬底3相连，轻掺杂P型衬底3与轻掺杂N型漂移区2相连，高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2的距离为LP。当器件漏极加高压时，器件源极指尖曲率部分轻掺杂P型衬底3与轻掺杂N型漂移区2相连，代替了高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2所构成的PN结冶金结面，轻掺杂P型衬底3为耗尽区增加附加电荷，既有效降低了由于高掺杂P-well区6处的高电场峰值，又与N型漂移区2引入新的电场峰值。由于P型衬底3和N型漂移区2都是轻掺杂，所以在同等偏置电压条件下，冶金结处电场峰值降低。又由于器件指尖曲率部分高掺杂P-well区6与轻掺杂P型衬底3的接触增大了 P型曲率终端处的半径，缓解了电场线的过度集中，避免器件在源极指尖曲率部分的提前击穿，提高器件指尖曲率部分的击穿电压。同时，该专利所提出的结终端结构还应用在纵向超结结构器件中。图2为器件直线结终端结构中N型漂移区2为纵向超结结构的器件剖面示意图；图3为器件曲率结终端结构中N型漂移区2为纵向超结结构的器件剖面示意图。然而，该专利在纵向超结结构器件下，对直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分的终端结构没有进行优化，在相连部分，由于电荷的不平衡和电场曲率效应，会导致功率器件提前击穿，因此器件耐压不是最优值。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的，就是针对传统器件电荷不平衡与连接处电场曲率效应的缺陷，提出一种横向高压功率器件的结终端结构。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种横向高压功率器件的结终端结构，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；
[0007]所述直线结终端结构与横向高压功率器件有源区结构相同，包括漏极N+接触区1、N型漂移区2、P型衬底3、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P-well区6、源极N+接触区7、源极P +接触区8、P型埋层9、N型掺杂层10 ；P-we11区6与N型漂移区2位于P型衬底3的上层，其中P-well区6位于中间，两边是N型漂移区2，且P-well区6与N型漂移区2相连；N型漂移区2中远离P-well区6的两侧是漏极N+接触区1，P-well区6的表面具有与金属化源极相连的源极N+接触区7和源极P +接触区8，其中源极P +接触区8位于中间，源极N +接触区7位于源极P+接触区8两侧；P型埋层9位于N型漂移区2中，在P-well区6与N +接触区I之间；N型掺杂层10位于N型漂移区2中，在N型漂移区2的表面与P型埋层9的上方，在P-well区6与N+接触区I之间；源极N +接触区7与N型漂移区2之间的P-well区6表面的上方是栅氧化层5，栅氧化层5的表面的上方是栅极多晶硅4。
[0008]所述曲率结终端结构包括漏极N+接触区1、N型漂移区2、P型衬底3、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P-well区6、源极P+接触区8、P型埋层9、N型掺杂层10 ；P-well区6表面上方是栅氧化层5，栅氧化层5的表面上方是栅极多晶硅4 ;曲率结终端结构中的N+接触区UN型漂移区2、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P型埋层9和N型掺杂层10分别与直线结终端结构中的N+接触区1、N型漂移区2、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P型埋层9和N型掺杂层10相连并形成环形结构；其中，曲率结终端结构中的环形N+接触区I包围环形N型漂移区2，曲率结终端结构中的环形N型漂移区2内有环形栅极多晶硅4和环形栅氧化层5 ;与“直线结终端结构中的P-well区6与N型漂移区2相连”不同的是，曲率结终端结构中的P-well区6与N型漂移区2不相连且相互间距为LP，Lp的具体取值范围在数微米至数十微米之间；
[0009]其特征在于，所述直接结终端结构中N型漂移区2与曲率结终端结构中P型衬底3的连接面为第一 S型曲面，所述第一 S型曲面由第一圆弧面、第一水平面和第二圆弧面构成；第一圆弧面的一端连接曲率结终端结构中N型漂移区2的内壁，其另一端通过第一水平面后接第二圆弧面的一端；第二圆弧面的另一端接P-well区6 ;所述第一水平面与直线结终端结构和曲率结终端结构的连接面平行，其长度为e ;所述第一圆弧面为半径为r2的四分之一圆弧，其开口方向面向曲率结终端结构；所述第二圆弧面为半径为rl的四分之一圆弧，其开口方向面向直接结终端结构；
[0010]所述直接结终端结构中P型埋层9与曲率结终端结构中P型衬底3的连接面为第二 S型曲面，所述第一 S型曲面由第三圆弧面、第二水平面和第四圆弧面构成；第三圆弧面的一端连接曲率结终端结构中P型埋层9的内壁，其另一端通过第二水平面后接第四圆弧面的一端；第四圆弧面的另一端接P-well区6 ;所述第二水平面与直线结终端结构和曲率结终端结构的连接面平行，其长度为e ;所述第三圆弧面为半径为r2的四分之一圆弧，其开口方向面向曲率结终端结构；所述第四圆弧面为半径为rl的四分之一圆弧，其开口方向面向直接结终端结构；
[0011 ] 所述直接结终端结构中N型掺杂层10与曲率结终端结构中P型衬底3的连接面为第三S型曲面，所述第三S型曲面由第五圆弧面、第三水平面和第六圆弧面构成；第五圆弧面的一端连接曲率结终端结构中N型掺杂层10的内壁，其另一端通过第三水平面后接第六圆弧面的一端；第六圆弧面的另一端接直接结终端结构中N型掺杂层10的内壁；所述第三水平面与直线结终端结构和曲率结终端结构的连接面平行，其长度为e ;所述第五圆弧面为半径为r2的四分之一圆弧，其开口方向面向曲率结终端结构；
[0012]其中，e，rl, r2的取值范围均为O微米到Lp微米，且r2+e+rl = Lp。
[0013]本发明总的技术方案，在直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分，曲率结终端结构中N型漂移区2内壁向中间延伸至与直接结终端结构中N型漂移区2内壁连接，所述曲率结终端结构中P型埋层9内壁向中间延伸至与直接结终端结构中P型埋层9内壁连接，延伸路径采用圆弧路径；相较于传统结构，在连接处以圆弧路径连接，可以有效缓解连接处电场的曲率效应。在连接处延伸方向的垂直方向，P型埋层9与N型漂移区2之间有间距。在实际工艺中，N型漂移区2通过离子注入形成，在退火推结后，N型漂移区2会扩散，将P型埋层9超出N型漂移区2 —些距离，使得扩散出去的N型漂移区2有P型杂质耗尽；同时，根据不同的漂移区注入剂量，N型掺杂层10与P型埋层的内外壁也具有间距，可以在不同的漂移区注入剂量下使得杂质更容易达到平衡；这样，在直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分，电荷不平衡的问题得以改善，从而得到最优化的击穿电压。在上述方案中，应当理解的是，直线结终端结构中P型埋层9和曲率结终端结构中P型埋层9的外壁是指整个器件中P型埋层9靠近N+接触区I的一侧，内壁是指整个器件中P型埋层9靠近P型衬底3的一侧；其他部位的外壁与内壁均为此含义。
[0014]具体的，所述曲率结终端结构中P型埋层9外壁与直线结终端结构中P型埋层9外壁位于N型漂移