超结器件的终端保护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种超结(superjunct1n)器件的终端保护结构。
【背景技术】
[0002]超结结构就是交替排列的N型柱和P型柱组成结构。如果用超结结构来取代垂直双扩散;M0S晶体管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor，VDM0S)器件中的N型漂移区，在导通状态下通过N型柱提供导通通路，导通时P型柱不提供导通通路;在截止状态下由PN立柱共同承受反偏电压，就形成了超结金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-0xide-Semiconductor Field-Effect Transistor，M0SFET)。超结M0SFET能在反向击穿电压与传统的VDM0S器件一致的情况下，通过使用低电阻率的外延层，而使器件的导通电阻大幅降低。
[0003]如图1所示，是现有超结器件俯视图一;一般的超结结构，都包含电荷流动区、横向承受反向偏置电压的终端区和处于电荷流动区和终端区之间的过渡区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，图1中1区表示电荷流动区，2区表示过渡区，3区表示终端区也即电压承受区。
[0004]1区包括由交替排列的P型柱201和N型柱202组成的超结结构，图1中的P型柱201和N型柱202都呈条形结构。N型柱202于在超结器件导通时提供导通通路，P型柱201和N型柱202在超结器件反偏时互相耗尽共同承受反向偏压。
[0005]2区和3区为于超结器件的终端，共同作为表示超结器件的终端保护结构。在器件导通时所述2区和3区不提供电流，在反偏状态用于承担从1区外周单元的表面到器件最外端表面衬底的电压该电压为横向电压和从1区外周单元表面到衬底的电压该电压为纵向电压。
[0006]2区和3区由包括由交替排列的P型柱203和N型柱204组成的超结结构，P型柱203和N型柱204都为首尾相连的环型结构，环绕在1区的外周。
[0007]超结器件由电荷流动区中的重复排列的器件元胞组成，器件元胞包括由一个N型柱201和一个P型柱202组成的超结单元以及在超结单元顶部形成的超结器件单元组成。以超结M0SFET器件为例，器件元胞结构为:阱区，形成于阱区中的源区，形成在阱区的表面形成有栅介质层如栅氧化层和多晶硅栅，层间膜，接触孔，正面金属层，正面金属层图形化后分别引出源极和栅极。在硅衬底的背面形成有背面金属层，背面金属层引出漏极。
[0008]如图1所示，在终端区即3区中，P型柱203和N型柱204都为首尾相连的环型结构，而P型柱203—般是在N型外延层中形成沟槽之后在填充P型硅形成，在沟槽填充的工艺中，沟槽在弯曲(不管是直角还是有一点弧度的弯折)的位置都易于出现缺陷，在该区域出现大的电场强度时，漏电特性差，同时在有弯曲的部分，会出现局部的电荷平衡，从而不能得到高的击穿电压，并导致器件漏电较差。为了解决局部电荷平衡的问题，现有技术是在转角处进行特殊的设计，如加入小方块的P-柱，但这在工艺实现上有很大的难度。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是提供一种超结器件的终端保护结构，能提高器件的漏电特性和可靠性，能以最小的终端尺寸得到高的击穿电压。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供的超结器件的终端保护结构包括过渡区和电压承受区，超结器件的中间区域为电荷流动区，终端保护结构环绕于电荷流动区的外周，过渡区位于电荷流动区和电压承受区之间。
[0011]电流流动区包含由形成于N型外延层中的交替排列的第一P型柱和第一 N型柱组成的第一部分超结结构。
[0012]在俯视面上，所述第一P型柱和所述第一 N型柱都呈长条形且互相平行，各所述第一 P型柱和所述第一 N型柱都沿着长度方向延伸到所述电流流动区的外侧的所述电压承受区中形成第二部分超结结构。
[0013]由形成于所述N型外延层中的交替排列的第二P型柱和第二 N型柱组成的第三部分超结结构，所述第三部分超级结构沿着所述第一 P型柱的宽度方向从所述电流流动区的外侧延伸到所述电压承受区中；所述第二 P型柱和所述第二 N型柱都呈长条形且互相平行，且所述第二 P型柱和所述第一 P型柱平行。
[0014]所述第二部分超结结构和所述第三部分超结结构一起组成环绕在所述电流流动区的外周的所述终端保护结构的超级结构，使所述终端保护结构的超级结构的P型柱和N型柱都为不带转折的长条形，从而提高所述超结器件的漏电特性。
[0015]在所述过渡区中形成有场板和P型环，所述场板呈环形结构并环绕在所述电流流动区的外周;所述P型环形成于所述N型外延层中，所述P型环呈环形结构并环绕在所述电流流动区的外周。
[0016]在所述电压承受区的最外端的所述N型外延层中形成有截止环，所述截止环呈环形结构并环绕在所述终端保护结构的超级结构的外周。
[0017]进一步的改进是，在所述终端保护结构的超级结构还包括一条呈环状结构的第三P型柱，所述第三P型柱环绕在所述第二部分超结结构和所述第三部分超结结构的外周。
[0018]进一步的改进是，所述过渡区的场板为多晶硅场板，金属场板，多晶硅场板和金属场板的组合结构。
[0019]进一步的改进是，在所述终端保护结构区域的所述N型外延层上形成有终端介质膜，所述终端介质膜具有一台阶结构，所述台阶结构的侧面倾斜且位于所述过渡区中，从所述过渡区到所述电压承受区方向上所述台阶结构的厚度逐渐增加。
[0020]所述过渡区的场板包括有侧面倾斜的多晶硅场板，该侧面倾斜的多晶硅场板覆盖所述台阶结构并延伸到所述电压承受区的所述终端介质膜上，所述侧面倾斜的多晶硅场板覆盖所述台阶结构的位置处的侧面倾斜。
[0021]进一步的改进是，在所述侧面倾斜的多晶硅场板的顶部形成有金属场板，该金属场板通过接触孔和所述侧面倾斜的多晶硅场板连接;或者，在所述侧面倾斜的多晶硅场板的顶部形成有金属场板，该金属场板和所述侧面倾斜的多晶硅场板不连接。
[0022]进一步的改进是，所述截止环由形成于所述N型外延层的N+区和该N+区上的介质膜组成。
[0023]或者，所述截止环由形成于所述N型外延层的N+区、该N+区上的介质膜以及该介质膜上的保护环组成，所述保护环通过接触孔和底部的N+区接触，所述保护环为多晶硅保护环或金属保护环。
[0024]或者，所述截止环由形成于所述N型外延层的N+区、该N+区上的介质膜、该介质膜上的保护环和多晶硅场板环组成，所述保护环通过接触孔和底部的N+区接触，所述保护环为多晶硅保护环或金属保护环;所述多晶硅场板环和所述保护环通过接触孔接触或者所述多晶硅场板环和所述保护环不连接。
[0025]进一步的改进是，在所述保护环和底部的N+区接触的所述接触孔底部形成有P+区。
[0026]进一步的改进是，所述截止环的N+区的掺杂浓度大于leiecnf3。
[0027]进一步的改进是，在述保护环底部的所述接触孔底部的P+区的掺杂浓度大于lel6cm—3。
[0028]进一步的改进是，所述截止环由所述截止环区域的所述N型外延层和该N型外延层上的介质膜组成。
[0029]或者，所述截止环由所述截止环区域的所述N型外延层、该N型外延层上的介质膜以及该介质膜上的保护环组成，所述保护环为多晶硅保护环或金属保护环。
[0030]或者，所述截止环由所述截止环区域的所述N型外延层、该N型外延层上的介质膜、该介质膜上的保护环和多晶硅场板环组成，所述保护环为多晶硅保护环或金属保护环;所述多晶硅场板环和所述保护环通过接触孔接触或者所述多晶硅场板环和所述保护环不连接。
[0031]进一步的改进是，所述截止环由形成于所述N型外延层的P+区和该P+区上的介质膜组成。
[0032]或者，所述截止环由形成于所述N型外延层的P+区、该P+区上的介质膜以及该介质膜上的保护环组成，所述保护环通过接触孔和底部的P+区接触，所述保护环为多晶硅保护环或金属保护环。
[0033]或者，所述截止环由形成于所述N型外延层的P+区、该P+区上的介质膜、该介质膜上的保护环和多晶硅场板环组成