專利名稱：超級結(jié)器件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及ー種超級結(jié)器件；本發(fā)明還涉及一種超級結(jié)器件的制造方法。
背景技術(shù)：
超級結(jié)MOSFET采用新的耐壓層結(jié)構(gòu)，利用一系列的交替排列的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層來在截止?fàn)顟B(tài)下在較低電壓下就將所述P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層耗盡，實(shí)現(xiàn)電荷相互補(bǔ)償，從而使P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層在高摻雜濃度下能實(shí)現(xiàn)高的擊穿電壓，從而同時獲得低導(dǎo)通電阻和高擊穿電壓，打破傳統(tǒng)功率MOSFET理論極限。在美國專利US5216275中，以上的交替排列的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層是與N+襯底相連的；在美國專利US6630698B1中，中間的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層與N+襯底可以有大于O的間隔?，F(xiàn)有技術(shù)中，P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層的形成ー種是通過外延成長然后進(jìn)行光刻和注入，多次反復(fù)該過程得到需要的厚度的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層，這種エ藝在600V以上的MOSFET中，一般需要重復(fù)5次以上，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期長。另ー種是通過一次生長ー種類型的需要厚度的外延之后，進(jìn)行溝槽的刻蝕，之后在溝槽中填入相反類型的硅；該方法エ藝成本和エ藝周期短；但如果該薄層與襯底之間有一定的厚度，由于溝槽的刻蝕有一定的エ藝變化，溝槽深度也就易于發(fā)生變化，因此造成器件反向擊穿電壓變化范圍較大；同時，在同樣的外延厚度下，當(dāng)P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層不接觸到N+襯底時器件的反向擊穿電壓會比P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層接觸到N+襯底的反向擊穿電壓低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種超級結(jié)器件，能提高器件的反向擊穿電壓，并改善反向擊穿電壓的穩(wěn)定性，能保證器件在感性元件存在的電路中的抗過沖電流能力，能提高器件的可靠性。為此，本發(fā)明還提供一種超級結(jié)器件的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種超級結(jié)器件，在一 N+硅基片上形成有一 N型硅外延層，超級結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃訁^(qū)，所述電流流動區(qū)包含多個交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周且交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層。ー個以上所述P型薄層的底部穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。各所述P型薄層中由填充于溝槽中的P型硅組成、或者各所述P型薄層中由形成于所述N型硅外延層中的P型注入?yún)^(qū)加上形成于所述P型注入?yún)^(qū)上部的填充于溝槽中的P型硅組成。各所述P型薄層中，填充于溝槽中的所述P型硅的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述P型硅的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115%，各所述P型硅的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上。進(jìn)ー步 的改進(jìn)是，所有的所述P型薄層的底部都穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。進(jìn)ー步的改進(jìn)是，所述電流流動區(qū)中的所述P型薄層的底部都不穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型薄層的底部都穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。進(jìn)ー步的改進(jìn)是，所述電流流動區(qū)中的所述P型薄層的底部都不穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的ー個以上的所述P型薄層的底部穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。進(jìn)ー步的改進(jìn)是，在所述電流流動區(qū)中，一 P型背柵形成于各所述P型薄層上部或所述P型背柵形成于各所述P型薄層上部并延伸到各所述P型薄層上部兩側(cè)的所述N型薄層中，一源區(qū)形成于各所述P型背柵中，在所述電流流動區(qū)的所述N型硅外延層上部形成有柵氧、柵極以及源極，在所述N+硅基片的背面形成有漏扱。所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)還包括至少一 P型環(huán)、ー溝道截止環(huán)、一終端介質(zhì)膜、至少ー多晶硅場板；所述P型環(huán)、所述P型薄層和所述溝道截止環(huán)都呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)、并由內(nèi)往外依次環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周。所述P型環(huán)形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層的表面層中且和所述最外側(cè)P型區(qū)域相鄰。所述溝道截止環(huán)形成于最外側(cè)P型薄層外側(cè)的所述N型硅外延層的表面層中。所述終端介質(zhì)膜形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層上并和所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣相隔一定距離，所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)。所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜、并延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣到所述終端介質(zhì)膜之間的區(qū)域上。一層間膜形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層、所述終端介質(zhì)膜和所述多晶硅場板上。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級結(jié)器件的制造方法，包括如下步驟步驟一、在一 N+硅基片上形成N型硅外延層，在所述N型硅外延層上形成電流流動區(qū)的P型背柵以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)。步驟ニ、利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層上形成溝槽，ー個以上的所述溝槽穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述N型硅外延層表面的硅去掉，從而在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層；各所述P型薄層的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述P型薄層的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115%，各所述P型薄層的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜；所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)。步驟五、在所述N+硅基片上形成柵氧和多晶硅，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜、并延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣到所述終端介質(zhì)膜之間的區(qū)域上。步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)。
步驟七、淀積形成層間膜。步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔。步驟九、進(jìn)行P+離子注入形成所述P型背柵和后續(xù)金屬層的歐姆接觸。步驟十、在所述N+硅基片表面淀積金屬層，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形。步驟十一、對所述N+硅基片進(jìn)行背面減薄。步驟十二、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化 形成漏扱。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供另ー種超級結(jié)器件的制造方法，包括如下步驟步驟一、在一 N+硅基片上形成第一 N型硅外延層，通過光刻エ藝用光刻膠在所述第一 N型硅外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除。步驟ニ、在所述第一N型硅外延層上形成第二N型硅外延層；在所述第二N型硅外延層上形成電流流動區(qū)的P型背柵以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)；利用光刻刻蝕在所述第二 N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一 P型薄層接觸；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片接觸。步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去棹，由形成于所述溝槽中所述P型硅組成第二 P型薄層；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一N型硅外延層和所述第二N型硅外延層在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層；各所述第二 P型薄層的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述第二 P型薄層的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115%，各所述第二 P型薄層的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜和第二介質(zhì)層；所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二N型硅外延層上，所述第二介質(zhì)層的厚度大于后續(xù)要形成的柵氧的厚度；所述第二介質(zhì)層至少要覆蓋后續(xù)將要被延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域。步驟五、在所述N+硅基片上形成柵氧和多晶硅，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜，所述多晶硅場板還延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二 N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有ー個或多個所述P型薄層，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述第二 N型硅外延層間隔離有所述柵氧和所述第二介質(zhì)層。步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)。步驟七、淀積形成層間膜。步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔。步驟九、進(jìn)行P+離子 注入形成所述P型背柵和后續(xù)金屬層的歐姆接觸。步驟十、在所述N+硅基片表面淀積金屬層，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形。步驟^^一、對所述N+硅基片進(jìn)行背面減薄。步驟十二、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化形成漏扱。進(jìn)ー步的改進(jìn)是，所述第一 N型硅外延層的厚度為7微米 10微米。本發(fā)明超級結(jié)器件通過將電流流動區(qū)即單元結(jié)構(gòu)或終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的P型薄層的底部穿透N型娃外延層并和N+娃基片接觸，能提高器件的反向擊穿電壓，并改善反向擊穿電壓的穩(wěn)定性；本發(fā)明超級結(jié)器件通過在P型薄層的頂部采用較高的摻雜濃度，能保證器件在感性元件存在的電路中的抗過沖電流能力，并能提高器件的可靠性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明圖I是本發(fā)明實(shí)施例超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖ー；圖2是本發(fā)明實(shí)施例超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖ニ ；圖3-圖8是本發(fā)明實(shí)施例一至六超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖I中AA’的截面圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，是本發(fā)明實(shí)施例超級結(jié)器件的俯視圖一。在俯視圖上，本發(fā)明實(shí)施例可以分為I區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。I區(qū)為超級結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃訁^(qū)，所述電流流動區(qū)包含交替排列的形成于所述N型硅外延層2中的P型區(qū)域25和N型區(qū)域，所述P型區(qū)域25也即形成于所述電流流動區(qū)中的P型薄層、所述N型區(qū)域也即形成于所述電流流動區(qū)中的N型薄層；在所述電流流動區(qū)電流會通過N型區(qū)域由源極經(jīng)過溝道到達(dá)漏扱，而所述P型區(qū)域25是在反向截止?fàn)顟B(tài)下與所述N型區(qū)域形成耗盡區(qū)一起承受電壓。2區(qū)和3區(qū)為所述超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域，在器件導(dǎo)通時所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)不提供電流，在反向截止?fàn)顟B(tài)用于承擔(dān)從I區(qū)外周單元即外周P型區(qū)域25的表面到器件最外端表面襯底的電壓該電壓為橫向電壓和從I區(qū)外周単元表面到襯底的電壓該電壓為縱向電壓。2區(qū)中有至少ー個P型環(huán)24，圖I中為ー個P型環(huán)24，該P(yáng)型環(huán)24 —般與I區(qū)的P型背柵連接在一起；在2區(qū)中還具有用于減緩表面電場急劇變化的多晶場板片Pl和金屬場板P2，以及P型柱23 ；2區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場板P2。3區(qū)是由P型柱23與由N型硅外延層組成的N型柱交替形成的電壓承擔(dān)區(qū)，所述P型柱23也即形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的P型薄層、所述N型柱也即形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的N型薄層；3區(qū)中有金屬場板P2，3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場板P2 ；3區(qū)中可以有P型環(huán)24也可以沒有，有P型環(huán)24時該處的P型環(huán)是不與電流流動區(qū)的P型背柵連接相連的(懸浮的)；在3區(qū)的最外端有溝道截止環(huán)21，所述溝道截止環(huán)21由N+注入?yún)^(qū)或N+注入?yún)^(qū)再加形成于其上的介質(zhì)或介質(zhì)加上金屬構(gòu)成；在所述P型柱23在四個角處可以有附加的小P型柱22，用以更好的實(shí)現(xiàn)電荷平衡。由圖I可以看出，所述電流流動區(qū)的単元結(jié)構(gòu)即所述P型區(qū)域25和N型區(qū)域都為條形結(jié)構(gòu)；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周且所述P型環(huán)24、所述P型柱23和所述溝道截止環(huán)21都呈四方形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可以呈四方形的四角有圓弧的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例超級結(jié)器件的俯視圖ニ，和如圖I所示的結(jié)構(gòu)不同之處在于，在所述電流流動區(qū)的単元結(jié)構(gòu)即所述P型區(qū)域25和N型區(qū)域都為四方形結(jié)構(gòu)，即由四方形的所述P型區(qū)域25和N型區(qū)域在ニ維方向上整齊排列組成所述電流流動區(qū)的單元陣列。所述P型區(qū)域25和N型區(qū)域也能為六邊形、八邊形和其它形狀，所述P型區(qū)域25和N型區(qū)域的排列方式也能在X，和Y方向進(jìn)行一定的錯位；只要保證整個排列是按一定的規(guī)則，進(jìn)行重復(fù)出現(xiàn)就可以。圖I和圖2中四角的附加的小P型柱22，可按照局域電荷平衡最佳化的要求來設(shè)計(jì)，如果所述P型柱23的寬度為a，所述P型柱23和所述P型柱23之間的距離也為a，那 么所述小P型柱22能采用邊長為O. 3 O. 5a的方型P型孔。如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例一超級結(jié)器件的沿圖I中AA’的截面圖。在一 N+硅基片I上形成有一 N型硅外延層2，I區(qū)為本發(fā)明實(shí)施例一超級結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃訁^(qū)，所述電流流動區(qū)包含交替排列的形成于所述N型硅外延層2中的P型區(qū)域25和N型區(qū)域，所述P型區(qū)域25即為圖3中形成于溝槽41中的P型柱51b ; — P型背柵3形成于各所述P型區(qū)域25上部或所述P型背柵3形成于各所述P型區(qū)域25上部并延伸到各所述P型區(qū)域25上部兩側(cè)的所述N型區(qū)域中；一源區(qū)11形成于各所述P型背柵3中，所述源區(qū)11由N+注入?yún)^(qū)組成；在所述電流流動區(qū)的所述N型硅外延層2上部形成有柵氧7、柵極即由多晶硅柵8引出以及源極即由源區(qū)11引出，金屬層13通過接觸孔10和所述多晶硅柵8或所述源區(qū)11引出所述柵極或源扱，P+離子注入?yún)^(qū)12在所述P型背柵3和后續(xù)金屬層間形成歐姆接觸；在所述N+硅基片I的背面形成有背面金屬層14并引出漏扱。2區(qū)和3區(qū)為本發(fā)明實(shí)施例一超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域。本發(fā)明實(shí)施例一超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)繞于所述電流流動區(qū)的外周并包括至少ー P型環(huán)24，多個P型柱23，ー溝道截止環(huán)21，一終端介質(zhì)膜6、至少ー多晶硅場板Pl以及金屬場板P2 ；2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場板P2，本發(fā)明實(shí)施例一中設(shè)置了 5個所述金屬場板P2。所述P型柱23在2區(qū)為形成于溝槽42中的P型柱52b、3區(qū)內(nèi)側(cè)的P型柱23為形成于溝槽43中的P型柱53b、3區(qū)外側(cè)的P型柱23為形成于溝槽44中的P型柱54b。所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的底部穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸；所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b都是由填充于溝槽中的P型硅組成；所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的雜質(zhì)濃度在縱向方向上有兩種值，所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115% ;所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的頂部區(qū)域分別為區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c，所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的雜質(zhì)濃度都為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上，更優(yōu)選擇為，200% 500%間。所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的縱向高度要分別小于各自填充的所述溝槽41、所述溝槽42、所述溝槽43和所述溝槽44的深度的一半。
各所述P型柱52b、53b、54b依次排列于所述電流流動區(qū)的最外側(cè)P型區(qū)域25和所述溝道截止環(huán)21間，各所述P型柱23和各所述P型柱23間的N型硅外延層組成P型柱和N型柱交替式結(jié)構(gòu)。所述P型環(huán)24形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的2區(qū)中的所述N型硅外延層2的表面層中且和所述最外側(cè)P型區(qū)域25相鄰。所述P型環(huán)24覆蓋有多個所述P型柱52b。所述P型環(huán)24的摻雜濃度大于所述P型柱52b的摻雜濃度。所述P型環(huán)24從所述電流流動區(qū)中最外側(cè)P型區(qū)域25往外覆蓋至少一個所述P型柱52b和一個相鄰的所述N型柱。所述P型環(huán)24的雜質(zhì)エ藝條件和所述P型背柵3的雜質(zhì)エ藝條件相同即所述P型環(huán)24和所述P型背柵3是同時注入形成，所述P型環(huán)24也可以采用単獨(dú)一次注入形成。所述溝道截止環(huán)21形成于最外側(cè)P型柱54b外側(cè)的所述N型硅外延層2的表面層中。所述終端介質(zhì)膜6形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層2上，所述終端介質(zhì)膜6的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)，所述終端介質(zhì)膜6覆蓋了所述臺階結(jié)構(gòu)底部的P型柱到所述最外側(cè)P型柱間的所有所述P型柱23。所述臺階結(jié)構(gòu)的傾斜角為10度 75度。所述多晶硅場板Pl形成于所述終端介質(zhì)膜6上，所述多晶硅場板Pl完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜6。所述多晶硅場板Pl還延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層2上、且所述多晶硅場板Pl的延伸部分覆蓋有一個或多個所述P型柱23，所述多晶硅場板Pl的延伸部分和其底部的所述N型硅外延層2間隔離有柵氧7和第二介質(zhì)層7A，所述第二介質(zhì)層7A的厚度大于所述柵氧7的厚度。所述第二介質(zhì)層7A覆蓋了位于2區(qū)中的各所述P型柱52b。所述多晶硅場板Pl和所述多晶硅柵8相連接。一層間膜9形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層2、所述終端介質(zhì)膜6和所述多晶硅場板Pl上，I區(qū)中也形成有所述層間膜9并隔離于所述電流流動區(qū)和金 屬層間。2區(qū)和3區(qū)中，多個金屬場板P2本實(shí)施一中有5個形成在所述層間膜9上，所述金屬場板P2由金屬層13光刻刻蝕而成,各所述金屬場板P2分別位于所述P型環(huán)24上或所述P型柱53a、54a或所述溝道隔離環(huán)21上的所述層間膜6上，其中一個所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺階結(jié)構(gòu)上即Tl框中的所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺階結(jié)構(gòu)上。Tl框中的所述金屬場板P2和源極相相隔一段距離且不連接，Tl框中的所述金屬場板P2的一部分完全覆蓋了所述P型環(huán)24。所述多晶硅場板Pl和位于其上所述金屬場板P2不相連，兩者間也可以通過一接觸孔10相連。2區(qū)中的所述P型環(huán)24下由所述P型柱52a和N型硅外延層2形成的交替排列的所述P型柱和所述N型柱的步進(jìn)小于等于I區(qū)中的所述P型區(qū)和所述N型區(qū)的步進(jìn)，2區(qū)中的所述P型柱和所述N型柱的寬度比值大于等于I區(qū)中的所述P型區(qū)和所述N型區(qū)的寬度比值；例如當(dāng)I區(qū)中的所述P型區(qū)的寬度為5微米和所述N型區(qū)為寬度10微米吋，2區(qū)中所述P型柱和所述N型柱能為7微米和8微米、或6微米和9微米、或5微米和10微米。3區(qū)中的所述P型柱53b、54b和N型硅外延層形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱結(jié)構(gòu)并作為電壓承擔(dān)區(qū)，3區(qū)的所述P型柱和所述N型柱結(jié)構(gòu)上也形成有金屬場板P2、也可以形成有多晶硅場板Pl ;從最靠近2區(qū)的3區(qū)到最外端的3區(qū)間所述P型柱53b、54b的步進(jìn)能變化，所述P型柱53b、54b中的總雜質(zhì)量與同等深度的所述N型柱的N雜質(zhì)總量的比也能變化的，而且從里到外即從所述電流流動區(qū)往所述溝道截止區(qū)的方向按照比例變小的方式進(jìn)行變化調(diào)整，例如在最里邊的比為I I. 35,在最外側(cè)能為I O. 65。在3區(qū)的最外端有所述溝道截止環(huán)21，所述溝道截止環(huán)21由N+注入?yún)^(qū)或N+注入?yún)^(qū)再加形成于其上的金屬構(gòu)成，本發(fā)明實(shí)施例中所述溝道截止環(huán)21的N+注入?yún)^(qū)和所述源區(qū)11的形成エ藝相同；在本發(fā)明實(shí)施例一中所述溝道截止環(huán)21上形成有金屬場板P2、并通過接觸孔10和所述金屬場板P2連接；所述溝道截止環(huán)21也 可以和其上的所述金屬場板P2不連接從而使該金屬場板P2懸浮，該金屬場板P2也可以設(shè)置多晶硅場板P1，本發(fā)明實(shí)施例一中未設(shè)置多晶硅場板Pl0如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例ニ超級結(jié)器件的沿圖I中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例ニ和實(shí)施例一的區(qū)別是所述電流流動區(qū)中的所述溝槽41的底部不接觸所述N+硅基片I、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述溝槽42、43和44的底部接觸所述N+硅基片1，使得填充P型硅后，所述電流流動區(qū)中的所述P型柱51b的底部都不穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型柱52b、所述P型柱53b和所述P型柱54b的底部都穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸。如圖5所示，是本發(fā)明實(shí)施例三超級結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖I中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例三和本發(fā)明實(shí)施例一的區(qū)別是所述電流流動區(qū)中的所述溝槽41的底部不接觸所述N+硅基片I、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的部分溝槽如所述溝槽42和43的底部接觸所述N+硅基片I、部分溝槽如所述溝槽44的底部不接觸所述N+硅基片1，使得填充P型硅后，所述電流流動區(qū)中的所述P型柱51b的底部都不穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型柱52b和所述P型柱53b的底部都穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸，所述P型柱54b的底部都不穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸。如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例四超級結(jié)器件的沿圖I中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例四和本發(fā)明實(shí)施例一的區(qū)別是所述N型硅外延層2由第一 N型硅外延層和第二 N型硅外延層組成，所述第一 N型硅外延層位于所述第二 N型硅外延層的底部，所述第一 N型硅外延層的厚度為7微米 10微米、所述第二 N型硅外延層的厚度為38微米 35微米，所述N型硅外延層2保持為45微米左右。所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型薄層都是由上下連接的第一 P型薄層和第二 P型薄層組成，所述第一 P型薄層由形成于所述第一 N型硅外延層中的P型注入?yún)^(qū)組成。根據(jù)形成的區(qū)域不同，所述第一 P型薄層分為P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a，其中P型注入?yún)^(qū)51a形成于I區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)52a形成于2區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)53a形成于3區(qū)中內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的位置，P型注入?yún)^(qū)54a形成于3區(qū)中外側(cè)的位置。所述P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a都穿過所述第一 N型硅外延層并和所述N+硅基片I接觸。所述第二 P型薄層在I區(qū)為形成于溝槽41中的P型柱51b、在2區(qū)為形成于溝槽42中的P型柱52b、在3區(qū)內(nèi)側(cè)為形成于溝槽43中的P型柱53b、在3區(qū)外側(cè)為形成于溝槽44中的P型柱54b。所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的底部穿透所述第二 N型硅外延層并分別和所述P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a相連接，最后通過所述P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a和所述N+硅基片I接觸。
和本發(fā)明實(shí)施例一中的一祥，所述P型柱5lb、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b都是由填充于溝槽中的P型硅組成；所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的雜質(zhì)濃度在縱向方向上有兩種值，所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115% ;所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的頂部區(qū)域分別為區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c，所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的雜質(zhì)濃度都為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上，更優(yōu)選擇為，200% 500%間。所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的縱向高度要分別小于各自填充的所述溝槽41、所述溝槽42、所述溝槽43和所述溝槽44的深度的一半。如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例五超級結(jié)器件的沿圖I中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例五和本發(fā)明實(shí)施例四的區(qū)別是在I區(qū)即所述電流流動區(qū)中的所述P型薄層的結(jié)構(gòu)為在所述第一 N型硅外延層中沒有形成P型注入?yún)^(qū)51a，而只是存 在所述P型柱51b，而所述P型柱51b不和所述N+硅基片I接觸。2區(qū)和3區(qū)中的所述P型薄層和本發(fā)明實(shí)施例四一樣，都由P型注入?yún)^(qū)和填充于溝槽中的P型硅組成,并和所述N+硅基片I接觸。如圖8所示，是本發(fā)明實(shí)施例六超級結(jié)器件的沿圖I中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例六和本發(fā)明實(shí)施例五的區(qū)別是3區(qū)中沒有形成P型注入?yún)^(qū)54a，3區(qū)中所述P型薄層只由所述P型柱54b組成、并不和所述N+硅基片I接觸。對于如圖3 圖8所示的各種結(jié)構(gòu)的器件，當(dāng)器件的擊穿電壓為500V 600V時，其中所述N型硅外延層2的厚度約為45微米，所述N型硅外延層2的摻雜濃度為1E15CM_3，所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度約為2E15CM_3，所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c約為I. 2E16CM'柵氧7的厚度800埃 1200埃，多晶硅8的厚度為3000埃 0000埃，所述終端介質(zhì)膜6的厚度為5000埃 15000埃，所述層間膜9的厚度為5000埃 15000埃。如圖3 圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例一所述超級結(jié)器件的制造方法包括如下步驟步驟一、在一 N+娃基片I上形成N型娃外延層2,所述N型娃外延層2的厚度約為45微米；在所述N型硅外延層2上形成電流流動區(qū)即I區(qū)的P型背柵3以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)24。步驟ニ、利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)即I區(qū)形成溝槽41，和在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)形成溝槽42、43和44。部分或全部所述溝槽41、42、43和44的深度到達(dá)N+硅基片I上。如圖3所示，全部所述溝槽41、42、43和44的深度都到達(dá)N+硅基片I上。如圖4所示，包括兩種不同深度的溝槽，所述溝槽41的深度不到達(dá)N+硅基片I上，所述溝槽42、43和44的深度都到達(dá)N+硅基片I上。能采用兩次光刻和刻蝕的方法分別形成不同深度的所述溝槽41和2區(qū)和3區(qū)的所述溝槽42、43和44 ;也能利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同深度的溝槽的形成，即在所述電流流動區(qū)即I區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)采用不同的溝槽橫向尺寸和溝槽步進(jìn)，例如1區(qū)中溝槽41的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為3微米和6微米，2區(qū)中溝槽42的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和10微米，3區(qū)中溝槽43的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和11微米，3區(qū)中溝槽44的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和14微米；利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)，在3微米寬的深度達(dá)到40微米吋，5微米寬的溝槽42、43和44的深度已經(jīng)超過46微米，穿透了所述N型硅外延層2，并接觸到了所述N+硅基片I。如圖5所示，包括三種不同深度的溝槽，所述溝槽41的深度不到達(dá)N+硅基片I上，所述溝槽42、43的深度都到達(dá)N+硅基片I上，所述溝槽44的深度不到達(dá)N+硅基片I上。能采用多次光刻和刻蝕的方法分別形成不同深度的所述溝槽41和2區(qū)和3區(qū)的所述溝槽42、43和44。也能利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同深度的溝槽的形成，即在所述電流流動區(qū)即I區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)采用不同的溝槽橫向尺寸和溝槽步進(jìn)，例如1區(qū)中溝槽41的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為3微米和6微米，2區(qū)中溝槽42的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和10微米，3區(qū)中溝槽43的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和11微米，3區(qū)中溝槽44的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為2微米和6微米；利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)，在3微米寬的深度達(dá)到40微米吋，5微米寬的溝槽42、43的深度已經(jīng)超過46微米，穿透了所述N型硅外延層2，并接觸到了所述N+硅基片I，2微米寬的溝槽44的深度為35微米，更接近于器件的上表面。
步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述N型外延層2表面的硅去棹，從而在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。所述P型薄層即為所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b ；所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的雜質(zhì)濃度在縱向方向上有兩種值，所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115% ;所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的頂部區(qū)域分別為區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c，所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的雜質(zhì)濃度都為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上，更優(yōu)選擇為，200% 500%間。所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的縱向高度要分別小于各自填充的所述溝槽41、所述溝槽42、所述溝槽43和所述溝槽44的深度的一半。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I區(qū)的膜去掉從而在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜6 ;所述終端介質(zhì)膜6的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)。步驟五、在所述N+硅基片I上形成柵氧7和多晶硅8，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅8組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板P1，所述多晶硅場板Pl完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜6、并延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣到所述終端介質(zhì)膜6之間的區(qū)域上。步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)11和溝道截止環(huán)21。步驟七、淀積形成層間膜9。步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔10。步驟九、進(jìn)行P+離子注入形成所述P型背柵3和后續(xù)金屬層13的歐姆接觸。步驟十、在所述N+硅基片I表面淀積金屬層13，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形、并形成多個金屬場板P2，各所述金屬場板P2分別位于所述P型環(huán)24上或所述P型柱23即所述P型柱52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個所述金屬場板P2即Tl框圖中的所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場板P2吋，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場板P2的步驟。
步驟^^一、對所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。步驟十二、在所述N+硅基片I背面生長背面金屬層14并形成漏扱。如圖6 圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例ニ所述超級結(jié)器件的制造方法包括如下步驟步驟一、在一 N+硅基片I上形成第一 N型硅外延層，所述第一 N型硅外延層的厚度為7微米 10微米。通過光刻エ藝用光刻膠在所述第一 N型硅外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中 底部會和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片I接觸，將所述光刻膠去除。如圖6所示，在I區(qū)、2區(qū)和3區(qū)中都定義有所述P型注入?yún)^(qū)并形成有所述第一 P型薄層，所述第一 P型薄層分為P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a，其中P型注入?yún)^(qū)51a形成于I區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)52a形成于2區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)53a形成于3區(qū)中內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的位置，P型注入?yún)^(qū)54a形成于3區(qū)中外側(cè)的位置。所述P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a都穿過所述第一 N型硅外延層并和所述N+硅基片I接觸。如圖7所示，在I區(qū)中沒有定義所述P型注入?yún)^(qū)51a，在2區(qū)和3區(qū)中都定義有所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a，所以只在2區(qū)和3區(qū)形成有所述第一 P型薄層。如圖8所示，在I區(qū)中和3區(qū)的外側(cè)即原來2區(qū)的ー側(cè)沒有定義所述P型注入?yún)^(qū)51a和54a，在2區(qū)中和3區(qū)的內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的ー側(cè)都定義有所述P型注入?yún)^(qū)52a和53a，所以只在2區(qū)和3區(qū)的內(nèi)側(cè)形成有所述第一 P型薄層。步驟ニ、在所述第一 N型硅外延層上形成第二 N型硅外延層，所述第二 N型硅外延層的厚度為7微米 10微米；由所述第一 N型硅外延層和所述第二 N型硅外延層組成N型硅外延層2，所述N型硅外延層2的厚度保持為45微米左右。在所述第二 N型硅外延層上形成電流流動區(qū)的P型背柵3以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)24。利用光刻刻蝕在所述第ニ N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一 P型薄層接觸；在未形成有所述第一P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片I接觸；其中，在所述電流流動區(qū)即I區(qū)形成的為溝槽41，和在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)形成的為溝槽42、43和44。如圖6所示，全部所述溝槽41、42、43和44的底部都和所述第一 P型薄層接觸，即分別和所述P型注入?yún)^(qū)51a、52a、53a和54a接觸。如圖7所示，所述溝槽42、43和44的底部都和所述第一 P型薄層接觸，即分別和所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a接觸。由于未形成所述P型注入?yún)^(qū)51a，所述溝槽41的底部不和所述第一 P型薄層接觸、也不和所述N+硅基片I接觸。如圖8所示，所述溝槽42和43的底部都和所述第一 P型薄層接觸，即分別和所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a接觸。由于未形成所述P型注入?yún)^(qū)51a和54a，所述溝槽41和44的底部不和所述第一 P型薄層接觸、也不和所述N+硅基片I接觸。步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去棹，由形成于所述溝槽41、42、43和44中所述P型硅組成第二 P型薄層；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一 N型硅外延層和所述第二 N型硅外延層在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。所述第二 P型薄層即為所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b ;所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的雜質(zhì)濃度在縱向方向上有兩種值，所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115% ;所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的頂部區(qū)域分別為區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c，所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的雜質(zhì)濃度都為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上，更優(yōu)選擇為，200% 500%間。所述區(qū)域51c、區(qū)域52c、區(qū)域53c和區(qū)域54c的縱向高度要分別小于各自填充的所述溝槽41、所述溝槽42、所述溝槽43和所述溝槽44的深度的一半。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I區(qū)的膜去掉從而在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜6和第二介質(zhì)層7A。所述終端介質(zhì)膜6的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具 有一臺階結(jié)構(gòu)。所述第二介質(zhì)層7A位于所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二 N型硅外延層上，所述第二介質(zhì)層7A的厚度大于后續(xù)要形成的柵氧的厚度；所述第二介質(zhì)層7A至少要覆蓋后續(xù)將要被延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域。步驟五、在所述N+硅基片I上形成柵氧7和多晶硅8，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅8組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板P1，所述多晶硅場板Pl完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜6，所述多晶硅場板Pl還延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二 N型硅外延層上、且所述多晶硅場板Pl的延伸部分覆蓋有ー個或多個所述P型薄層，所述多晶硅場板Pl的延伸部分和其底部的所述第二 N型硅外延層間隔離有所述柵氧7和所述第二介質(zhì)層7A。步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)11和溝道截止環(huán)21。步驟七、淀積形成層間膜9。步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔10。步驟九、進(jìn)行P+離子注入形成所述P型背柵3和后續(xù)金屬層13的歐姆接觸。步驟十、在所述N+硅基片I表面淀積金屬層13，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形、并形成多個金屬場板P2，各所述金屬場板P2分別位于所述P型環(huán)24上或所述P型柱23即所述P型柱52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個所述金屬場板P2即Tl框圖中的所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場板P2吋，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場板P2的步驟。步驟^^一、對所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。步驟十二、在所述N+硅基片I背面生長背面金屬層14并形成漏扱。以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種超級結(jié)器件，在一 N+硅基片上形成有一 N型硅外延層，超級結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃訁^(qū)，所述電流流動區(qū)包含多個交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周且交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；其特征在干 ー個以上所述P型薄層的底部穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸； 各所述P型薄層中由填充于溝槽中的P型硅組成、或者各所述P型薄層中由形成于所述N型硅外延層中的P型注入?yún)^(qū)加上形成于所述P型注入?yún)^(qū)上部的填充于溝槽中的P型硅組成； 各所述P型薄層中，填充于溝槽中的所述P型硅的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述P型硅的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85 % 115 %，各所述P型硅的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上。
2.如權(quán)利要求I所述超級結(jié)器件，其特征在于所有的所述P型薄層的底部都穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。
3.如權(quán)利要求I所述超級結(jié)器件，其特征在于所述電流流動區(qū)中的所述P型薄層的底部都不穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型薄層的底部都穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。
4.如權(quán)利要求I所述超級結(jié)器件，其特征在于所述電流流動區(qū)中的所述P型薄層的底部都不穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的ー個以上的所述P型薄層的底部穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸。
5.如權(quán)利要求I所述超級結(jié)器件，其特征在于在所述電流流動區(qū)中，一P型背柵形成于各所述P型薄層上部或所述P型背柵形成于各所述P型薄層上部并延伸到各所述P型薄層上部兩側(cè)的所述N型薄層中，一源區(qū)形成于各所述P型背柵中，在所述電流流動區(qū)的所述N型硅外延層上部形成有柵氧、柵極以及源扱，在所述N+硅基片的背面形成有漏極； 所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)還包括至少ー P型環(huán)、ー溝道截止環(huán)、一終端介質(zhì)膜、至少ー多晶硅場板；所述P型環(huán)、所述P型薄層和所述溝道截止環(huán)都呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)、并由內(nèi)往外依次環(huán)繞于所述電流流動區(qū)的外周； 所述P型環(huán)形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層的表面層中且和所述最外側(cè)P型區(qū)域相鄰； 所述溝道截止環(huán)形成于最外側(cè)P型薄層外側(cè)的所述N型硅外延層的表面層中； 所述終端介質(zhì)膜形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層上并和所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣相隔一定距離，所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)； 所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜、并延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣到所述終端介質(zhì)膜之間的區(qū)域上； 一層間膜形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層、所述終端介質(zhì)膜和所述多晶娃場板上。
6.一種超級結(jié)器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、在一 N+硅基片上形成N型硅外延層，在所述N型硅外延層上形成電流流動區(qū)的P型背柵以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)； 步驟ニ、利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層上形成溝槽，ー個以上的所述溝槽穿透所述N型硅外延層并和所述N+硅基片接觸； 步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述N型硅外延層表面的硅去棹，從而在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層；各所述P型薄層的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述P型薄層的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115%，各所述P型薄層的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上； 步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜；所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)； 步驟五、在所述N+硅基片上形成柵氧和多晶硅，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜、并延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)邊緣到所述終端介質(zhì)膜之間的區(qū)域上； 步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)； 步驟七、淀積形成層間膜； 步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔； 步驟九、進(jìn)行P+離子注入形成所述P型背柵和后續(xù)金屬層的歐姆接觸； 步驟十、在所述N+硅基片表面淀積金屬層，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形； 步驟十一、對所述N+硅基片進(jìn)行背面減?。? 步驟十二、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化形成漏扱。
7.一種超級結(jié)器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、在一 N+硅基片上形成第一 N型硅外延層，通過光刻エ藝用光刻膠在所述第一N型硅外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除； 步驟ニ、在所述第一 N型硅外延層上形成第二N型硅外延層；在所述第二N型硅外延層上形成電流流動區(qū)的P型背柵以及終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)；利用光刻刻蝕在所述第二N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一 P型薄層接觸；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片接觸； 步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去掉，由形成于所述溝槽中所述P型硅組成第二P型薄層；在形成有所述第一P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一N型硅外延層和所述第二N型硅外延層在所述電流流動區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層；各所述第二 P型薄層的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各所述第二 P型薄層的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的85% 115%，各所述第二 P型薄層的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的200%以上； 步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成終端介質(zhì)膜和第二介質(zhì)層；所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動區(qū)的ー側(cè)具有一臺階結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二N型硅外延層上，所述第二介質(zhì)層的厚度大于后續(xù)要形成的柵氧的厚度；所述第二介質(zhì)層至少要覆蓋后續(xù)將要被延伸到所述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域； 步驟五、在所述N+硅基片上形成柵氧和多晶硅，利用光刻刻蝕在所述電流流動區(qū)形成由所述多晶硅組成的柵極圖形，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成至少ー多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺階結(jié)構(gòu)并覆蓋部分所述終端介質(zhì)膜，所述多晶硅場板還延伸到所 述電流流動區(qū)的外側(cè)到所述臺階結(jié)構(gòu)間的所述第二 N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有ー個或多個所述P型薄層，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述第ニN型硅外延層間隔離有所述柵氧和所述第二介質(zhì)層； 步驟六、利用光刻和離子注入エ藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)； 步驟七、淀積形成層間膜； 步驟八、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔； 步驟九、進(jìn)行P+離子注入形成所述P型背柵和后續(xù)金屬層的歐姆接觸； 步驟十、在所述N+硅基片表面淀積金屬層，并進(jìn)行光刻刻蝕形成所述源極和所述柵極的電極圖形； 步驟十一、對所述N+硅基片進(jìn)行背面減??； 步驟十二、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化形成漏扱。
8.如權(quán)利要求7所述的超級結(jié)器件的制造方法，其特征在于所述第一 N型硅外延層的厚度為7微米 10微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超級結(jié)器件，在電流流動區(qū)和終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中一個以上P型薄層的底部穿透N型硅外延層并和N+硅基片接觸；各P型薄層中至少一部分由填充于溝槽中的P型硅組成；各P型薄層中，填充于溝槽中的P型硅的雜質(zhì)濃度在縱向方向上至少有兩種值，各P型硅的底部區(qū)域的雜質(zhì)濃度約為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度，各P型硅的頂部區(qū)域的雜質(zhì)濃度為最佳電荷平衡的雜質(zhì)濃度的2倍以上。本發(fā)明還提供一種超級結(jié)器件的制造方法。本發(fā)明能提高器件的反向擊穿電壓，并改善反向擊穿電壓的穩(wěn)定性，能保證器件在感性元件存在的電路中的抗過沖電流能力，能提高器件的可靠性。
文檔編號H01L29/06GK102867842SQ201110186050
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者肖勝安 申請人:上海華虹Nec電子有限公司