專利名稱：超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)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，特別是涉及一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)；本發(fā)明還涉及一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)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(shí)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。 同已有的DMOS器件一樣，一個(gè)超級(jí)結(jié)MOSFET是由很多的單元重復(fù)排列形成的；由于各單元的一致性，處于器件中間的并聯(lián)的單元之間表面電位基本一致，通常不存在電壓擊穿的問題，但最外圈的單元與襯底表面電位有差異，特別是在工作于截止?fàn)顟B(tài)下，電壓差較大，易于發(fā)生擊穿；在器件的外周單元的外周要增加終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，而且該技術(shù)十分重要。對(duì)已有的器件如高壓VDM0S，已有擴(kuò)散保護(hù)環(huán)技術(shù)，場板技術(shù)如浮空?qǐng)霭寮夹g(shù)、電阻場板技術(shù)，等位環(huán)技術(shù)，場限環(huán)技術(shù)，結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)等；但對(duì)于超級(jí)結(jié)器件，由于器件單元的耐壓方式與傳統(tǒng)的VDMOS的耐壓方式有很大的不同，相應(yīng)的高可靠性的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)需要另行設(shè)計(jì)。已經(jīng)有一些關(guān)于超級(jí)結(jié)MOSFET的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，在終端也采用交替排列的 P型和N型柱加上其上的場板，需要時(shí)加上截止環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，能提高器件的耐壓特性、電流處理能力和可靠性，還不增加工藝成本。本發(fā)明還提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，在一 N+硅基片上形成有一 N型硅外延層，超級(jí)結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，所述電流流動(dòng)區(qū)包含交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型區(qū)域和N型區(qū)域，一 P型背柵形成于各所述P 型區(qū)域上部或所述P型背柵形成于各所述P型區(qū)域上部并延伸到各所述P型區(qū)域上部兩側(cè)的所述N型區(qū)域中，一源區(qū)形成于各所述P型背柵中，在所述電流流動(dòng)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極；在俯視平面上，所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周并包括至少一P型環(huán)、多個(gè)P 型柱、一溝道截止環(huán)、一終端介質(zhì)膜、至少一多晶硅場板以及至少一金屬場板；所述P型環(huán)、 所述P型柱和所述溝道截止環(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(dòng)區(qū)的外周。各所述P型柱由填充于溝槽中的P型硅組成，各所述P型柱形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層中、且各所述P型柱依次排列于所述電流流動(dòng)區(qū)的最外側(cè)P 型區(qū)域和所述溝道截止環(huán)間，各所述P型柱和各所述P型柱間的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)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型柱外側(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，所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)，所述終端介質(zhì)膜覆蓋了所述臺(tái)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。所述多晶硅場板形成于所述終端介質(zhì)膜上，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P 型柱，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述N型硅外延層間隔離有柵氧和第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的厚度大于所述柵氧的厚度，所述第二介質(zhì)層至少要覆蓋被所述多晶硅場板的延伸部分所覆蓋的各所述P型柱的中心區(qū)域。由于各所述P型柱是由填充于溝槽中的P型硅組成，在所述溝槽中填P型硅的過程中，在從下往上長的同時(shí)、也從所述溝槽的兩個(gè)側(cè)面往里長，底部生長上來的P型硅和側(cè)面生長過來的P型硅會(huì)在所述溝槽的中心位置處連接并縫合在一起，各所述P型柱的中心區(qū)域即為所述P型硅的連接縫合的區(qū)域。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；各所述金屬場板形成在所述層間膜上。進(jìn)一步的改進(jìn)是，在俯視平面上所述P型柱和所述P型環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)都為四方形、 或所述P型柱和所述P型環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為四方形的四角有圓弧的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述層間膜上含有一個(gè)所述金屬場板，且該金屬場板覆蓋住所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)；或者所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述層間膜上沒有所述金屬場板。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述P型環(huán)的載流子濃度比所述P型柱的載流子濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第二介質(zhì)層的厚度比所述柵氧的厚度大500埃以上。進(jìn)一步的改進(jìn)是，至少一個(gè)所述P型柱的深度比所述電流流動(dòng)區(qū)的P型區(qū)域的深度淺。進(jìn)一步的改進(jìn)是，至少一組所述P型柱的寬度和相鄰的所述N型柱的寬度比值大于所述電流流動(dòng)區(qū)的所述P型區(qū)域的寬度和相鄰的所述N型區(qū)域的寬度比值。進(jìn)一步的改進(jìn)是，沿所述電流流動(dòng)區(qū)往所述溝道截止環(huán)方向所述P型柱的寬度和所述N型柱的寬度比值相同或遞減。進(jìn)一步的改進(jìn)是，沿所述電流流動(dòng)區(qū)往所述溝道截止環(huán)方向所述P型柱的深度相同或遞減。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述P型環(huán)從所述電流流動(dòng)區(qū)中最外側(cè)P型區(qū)域往外覆蓋至少一個(gè)所述P型柱和一個(gè)相鄰的所述N型柱。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述P型環(huán)的雜質(zhì)工藝條件和所述P型背柵的雜質(zhì)工藝條件相同。進(jìn)一步的改進(jìn)是，位于所述P型環(huán)上的所述層間膜上的所述金屬場板至少有一部分全部覆蓋或部分覆蓋所述P型環(huán)。進(jìn)一步的改進(jìn)是，位于所述P型環(huán)上的所述層間膜上的所述金屬場板和所述源極相連或懸浮于所述層間膜上。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述多晶硅場板和所述柵極相連或懸浮于所述終端介質(zhì)膜上。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述多晶硅場板和位于其上且位于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)外側(cè)并不和所述源極相連的所述金屬場板相連或不相連。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的傾斜角為10度 75度。進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述溝道截止環(huán)上覆蓋有所述金屬場板或所述多晶硅場板， 覆蓋于所述溝道截止環(huán)上的所述金屬場板或所述多晶硅場板和所述溝道截止環(huán)相連接或懸浮。進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述溝道截止環(huán)上覆蓋懸浮的所述多晶硅場板、且在所述多晶硅場板上覆蓋有金屬場板，所述金屬場板和所述多晶硅場板相連或懸浮。進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述P型柱的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的四角形成有附加P型柱。進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述附加P型柱和所述P型柱相連或隔開。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)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(dòng)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)。步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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。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(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱。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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)。步驟五、形成第二介質(zhì)層，采用淀積工藝并利用光刻刻蝕工藝形成，所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的各所述P型柱的中心區(qū)域。步驟六、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(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型柱，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述N型硅外延層間隔離有所述柵氧和所述第二介質(zhì)層。步驟七、利用光刻和離子注入工藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)。步驟八、淀積形成層間膜。步驟九、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔。步驟十、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。
步驟十一、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、并形成多個(gè)金屬場板，各所述金屬場板分別位于所述P型環(huán)上或所述P 型柱上的所述層間膜上。步驟十二、對(duì)所述N+硅基片進(jìn)行背面減薄。步驟十三、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化形成漏極。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)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(dòng)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)。步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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。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(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱。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)域同時(shí)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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)；所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的各所述P型柱的中心區(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(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型柱，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述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工藝形成源區(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、并形成多個(gè)金屬場板，各所述金屬場板分別位于所述P型環(huán)上或所述P型柱上的所述層間膜上。步驟^^一、對(duì)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)行金屬化形成漏極。本發(fā)明通過結(jié)合利用P/N薄層的電荷補(bǔ)償、場板技術(shù)和等位環(huán)技術(shù)，特別是通過在最外周單元即電流流動(dòng)區(qū)的最外周P型區(qū)與終端保護(hù)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合部的優(yōu)化，能提高器件耐壓特性并得到高的電流處理能力。具體原因如下在終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中存在三種不同厚度的介質(zhì)膜即柵氧、第二介質(zhì)層和終端介質(zhì)膜；其中較柵氧要厚的所述第二介質(zhì)層至少覆蓋各所述P型柱的中心區(qū)域，由于各所述P型柱的中心區(qū)域即為形成于溝槽中的所述P 型硅的連接縫合的區(qū)域，故各所述P型柱的中心區(qū)域的性能要比各所述P型柱的其它不是連接縫合區(qū)域的性能要差，在各所述P型柱的中心區(qū)域上覆蓋了較柵氧要厚的所述第二介質(zhì)層后，能夠緩解各所述P型柱的中心區(qū)域的的表面電場、提該處的耐壓性能；終端介質(zhì)膜具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)也能夠良好的緩解表面電場；所以上述設(shè)置能夠在不增加工藝成本的條件下能夠良好的緩解表面電場，能使器件在感性元件存在的電路中的抗過沖電流能力加強(qiáng)； 并提高器件的可靠性。終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中采用在與單元最外周距離最近的區(qū)域形成高濃度P 區(qū)的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高器件的電流能力；終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中采用的不同步進(jìn)、不同深度的 P柱結(jié)構(gòu)，能進(jìn)一步優(yōu)化器件的性能。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖一；圖2是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖二 ；圖3-圖9是本發(fā)明實(shí)施例一至七超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖一。在俯視圖上，本發(fā)明實(shí)施例可以分為1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。1區(qū)為超級(jí)結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)， 所述電流流動(dòng)區(qū)包含交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型區(qū)域25和N型區(qū)域； 在所述電流流動(dòng)區(qū)電流會(huì)通過N型區(qū)域由源極經(jīng)過溝道到達(dá)漏極，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(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域，在器件導(dǎo)通時(shí)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1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1區(qū)外周單元表面到襯底的電壓該電壓為縱向電壓。2區(qū)中有至少一個(gè)P型環(huán) 24，圖1中為一個(gè)P型環(huán)24，該P(yáng)型環(huán)M —般與1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。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)，3區(qū)中有金屬場板P1，3 區(qū)中可以有P型環(huán)M也可以沒有，有P型環(huán)M時(shí)該處的P型環(huán)是不與電流流動(dòng)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(gè)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1可以看出，所述電流流動(dòng)區(qū)的單元結(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(dòng)區(qū)的外周且所述P型環(huán)對(duì)、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(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖二，和如圖1所示的結(jié)構(gòu)不同之處在于，在所述電流流動(dòng)區(qū)的單元結(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)域在二維方向上整齊排列組成所述電流流動(dòng)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(cuò)位；只要保證整個(gè)排列是按一定的規(guī)則，進(jìn)行重復(fù)出現(xiàn)就可以。圖1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0. 3 0. 5a的方型P型孔。如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例一超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。在一 N+硅基片1上形成有一 N型硅外延層2，1區(qū)為本發(fā)明實(shí)施例一超級(jí)結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，所述電流流動(dòng)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51 ；—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(dòng)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引出所述柵極或源極，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1的背面形成有背面金屬層14并引出漏極。2區(qū)和3區(qū)為本發(fā)明實(shí)施例一超級(jí)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(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周并包括至少一 P型環(huán)24，多個(gè)P型柱23，一溝道截止環(huán)21，一終端介質(zhì)膜6、至少一多晶硅場板Pl以及至少一個(gè)金屬場板P2。 所述P型柱23由填充于溝槽中的P型硅組成，所述P型柱23在2區(qū)為形成于溝槽42中的 P型柱52、3區(qū)內(nèi)側(cè)的P型柱23為形成于溝槽43中的P型柱53、3區(qū)外側(cè)的P型柱23為形成于溝槽44中的P型柱M。各所述P型柱52、53、M即所述P型柱23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中、且各所述P型柱52、53、M依次排列于所述電流流動(dòng)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型區(qū)域25和所述P型柱52、53、M都是在所述N型硅外延層中形成溝槽后再在所述溝槽中填充P型硅形成的。至少一個(gè)所述P型柱23的深度比所述電流流動(dòng)區(qū)的P型區(qū)域25的深度淺。所述P型環(huán)M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)M覆蓋有多個(gè)所述P型柱52。所述P型環(huán)M的摻雜濃度大于所述P型柱52的摻雜濃度、且所述P型環(huán)M的載流子濃度比所述P型52柱的載流子濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。所述P型環(huán)M從所述電流流動(dòng)區(qū)中最外側(cè)P型區(qū)域25往外覆蓋至少一個(gè)所述P型柱52和一個(gè)相鄰的所述N型柱。所述P型環(huán)M 的雜質(zhì)工藝條件和所述P型背柵的雜質(zhì)工藝條件相同即所述P型環(huán)M和所述P型背柵3 是同時(shí)注入形成，所述P型環(huán)M也可以采用單獨(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M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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)，所述終端介質(zhì)膜6覆蓋了所述臺(tái)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(tái)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(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)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(gè)或多個(gè)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、且所述第二介質(zhì)層7A的厚度比所述柵氧7的厚度大500埃以上。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52。所述多晶硅場板Pl和所述多晶硅柵8相連接?！獙娱g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，1區(qū)中也形成有所述層間膜9并隔離于所述電流流動(dòng)區(qū)和金屬層間。2區(qū)和3區(qū)中，多個(gè)金屬場板P2本實(shí)施一中有5個(gè)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)M上或所述P型柱5354或所述溝道隔離環(huán)21上的所述層間膜6上，其中一個(gè)所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺(tái)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(tái)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)對(duì)。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)M下由所述P型柱52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1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1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)1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微米時(shí)，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5354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53、54的步進(jìn)能變化， 所述P型柱53、54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(dòng)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1 1. 35，在最外側(cè)能為1 0. 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的形成工藝相同；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P1。如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例二超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例二和實(shí)施例一的區(qū)別是2區(qū)中所述第二介質(zhì)層7A為間斷的結(jié)構(gòu)，各所述第二介質(zhì)層7A的間斷的結(jié)構(gòu)分別覆蓋了位于2區(qū)中的各所述P型柱52的中心區(qū)域， 所述P型柱52的中心區(qū)域之外的區(qū)域由所述柵氧7覆蓋。各所述P型柱52的中心區(qū)域即為形成于溝槽中的所述P型硅的連接縫合的區(qū)域。
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如圖5所示，是本發(fā)明實(shí)施例三超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例三和本發(fā)明實(shí)施例二的區(qū)別是從所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)到所述溝道截止環(huán)21 間的所述層間膜9上未形成有所述金屬場板P2。如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例四超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例四和本發(fā)明實(shí)施例三的區(qū)別是2區(qū)中未形成金屬場板P2即Tl框圖中未形成金屬場板P2。如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例五超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例四和本發(fā)明實(shí)施例四的區(qū)別是在位于電流流動(dòng)區(qū)最外側(cè)的單元的所述背柵3中未形成有源區(qū)11，也即最靠近2區(qū)的所述背柵3中未進(jìn)行N+注入形成所述源區(qū) 11，該處的只有所述背柵3以及P+離子注入?yún)^(qū)12A。如圖8所示，是本發(fā)明實(shí)施例六超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例六和本發(fā)明實(shí)施例一的區(qū)別是在Tl框圖標(biāo)示的位置處，所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)和所述2區(qū)外側(cè)相隔一段距離，所述第二介質(zhì)層7A位于所述2區(qū)外側(cè)和所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)之間，且所述第二介質(zhì)層7A覆蓋了所述2區(qū)外側(cè)和所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)之間所有區(qū)域；所述多晶硅場板Pl和所述多晶硅柵8隔離有一段距離。Tl框圖中的覆蓋所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的所述金屬場板P2和所述源極相連接；所述多晶硅場板Pl和位于其上的且不和所述源極相連的另一所述金屬場板P2通過接觸孔10相連接。如圖9所示，是本發(fā)明實(shí)施例七超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例七和本發(fā)明實(shí)施例三的區(qū)別是2區(qū)中所述第二介質(zhì)層7A的材料和厚度和所述終端介質(zhì)膜6的相同。對(duì)于如圖3 圖9所示的各種結(jié)構(gòu)的器件，當(dāng)器件的擊穿電壓要求大于600V時(shí)， 其中所述N型硅外延層2的厚度為40微米 60微米，1區(qū)中所述P型區(qū)域25的深度為35 微米 50微米；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8所示，本發(fā)明實(shí)施例一所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟步驟一、在一 N+硅基片1上形成N型硅外延層2，在所述N型硅外延層2上形成電流流動(dòng)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)M。步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)區(qū)即1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。所述溝槽41、42、43和44的深度到達(dá)N+硅基片1上、或只保留在所述N型硅外延層2。2區(qū)和3區(qū)的所述溝槽42、43和44的至少有一個(gè)的深度小于1區(qū)的所述溝槽41 的深度。能采用兩次光刻和刻蝕的方向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)1區(qū)和2、3區(qū)間的不同深度的溝槽的形成，例如對(duì)1區(qū)中5微米寬的溝槽41，在其深度達(dá)到45微米時(shí)，2和3區(qū)中2微米寬的溝槽42、43和44，其深度只有約25微米，這樣通過在2區(qū)和3區(qū)采用寬度與1區(qū)不同的溝槽，就能得到不同深度的溝槽結(jié)構(gòu)。步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述N型硅外延層2表面的硅去掉，從而在所述電流流動(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將1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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)。步驟五、形成第二介質(zhì)層7A，采用淀積工藝并利用光刻刻蝕工藝形成，所述第二介質(zhì)層7A位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層2上，所述第二介質(zhì)層7A的厚度大于后續(xù)要形成的柵氧7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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板Pl所覆蓋的所述P型柱的中心區(qū)域。如圖3和圖8所示，所述第二介質(zhì)層7A為覆蓋了位于其下的所有所述N型硅外延層2區(qū)域；如圖4至圖7所示，所述第二介質(zhì)層7A為間斷的結(jié)構(gòu)，各所述第二介質(zhì)層7A 的間斷的結(jié)構(gòu)分別覆蓋了位于2區(qū)中的各所述P型柱23的中心區(qū)域。步驟六、在所述N+硅基片1上形成柵氧7和多晶硅8，利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板P1，所述多晶硅場板Pl完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)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(gè)或多個(gè)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間隔離有所述柵氧7和所述第二介質(zhì)層7A。步驟七、利用光刻和離子注入工藝形成源區(qū)11和溝道截止環(huán)21，注入離子為N+離子。步驟八、淀積形成層間膜9。步驟九、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔10。步驟十、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。步驟十一、在所述N+硅基片1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(gè)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52、53和M上的以及所述溝道截止環(huán)21上的所述層間膜9上。圖3、圖4和圖5中的位于Tl框圖中的所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上、且該處的所述金屬場板P2不和源極相連；圖6和圖7中從所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)邊緣到所述溝道截止環(huán)21間沒有所述金屬場板P2 ；圖8中的位于Tl框圖中的所述金屬場板 P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上、且該處的所述金屬場板P2不和源極相連，所述多晶硅場板 Pl和位于其上的且不和所述源極相連的另一所述金屬場板P2通過接觸孔10相連接。步驟十二、對(duì)所述N+硅基片1進(jìn)行背面減薄。步驟十三、在所述N+硅基片1背面生長背面金屬層14并形成漏極。如圖9所示，本發(fā)明實(shí)施例二所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟步驟一、在一 N+硅基片1上形成N型硅外延層2，在所述N型硅外延層2上形成電流流動(dòng)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。步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)區(qū)即1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。所述溝槽41、42、43和44的深度到達(dá)N+硅基片1上、或只保留在所述N型硅外延層2。2區(qū)和3區(qū)的所述溝槽42、43和44的至少有一個(gè)的深度小于1區(qū)的所述溝槽41的深度。能采用兩次光刻和刻蝕的方向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)1區(qū)和2、3區(qū)間的不同深度的溝槽的形成，例如對(duì)1區(qū)中5微米寬的溝槽41，在其深度達(dá)到45微米時(shí)，2和3區(qū)中2微米寬的溝槽42、43和44，其深度只有約25微米，這樣通過在2區(qū)和3區(qū)采用寬度與1區(qū)不同的溝槽，就能得到不同深度的溝槽結(jié)構(gòu)。步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述N型硅外延層2表面的硅去掉，從而在所述電流流動(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱。步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕同時(shí)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位于2區(qū)或3區(qū)中，所述終端介質(zhì)膜6靠近所述電流流動(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)。所述第二介質(zhì)層7A位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層2上，所述第二介質(zhì)層7A的厚度大于后續(xù)要形成的柵氧7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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板 Pl所覆蓋的所述P型柱的中心區(qū)域。如圖9所示，所述第二介質(zhì)層7A為間斷的結(jié)構(gòu)，各所述第二介質(zhì)層7A的間斷的結(jié)構(gòu)分別覆蓋了位于2區(qū)中的各所述P型柱23的中心區(qū)域。步驟五、在所述N+硅基片1上形成柵氧7和多晶硅8，利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板P1，所述多晶硅場板Pl完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)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(gè)或多個(gè)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工藝形成源區(qū)11和溝道截止環(huán)21，注入離子為N+離子。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1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(gè)金屬場板P2，各所述金屬場板P2分別位于所述P型環(huán)M 上或所述P型柱23即所述P型柱52、53和M上的以及所述溝道截止環(huán)21上的所述層間膜9上。圖9中的位于Tl框圖中的所述金屬場板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上、且該處的所述金屬場板P2不和源極相連；從所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)到所述溝道截止環(huán)21間沒有所述金屬場板P2。步驟十二、對(duì)所述N+硅基片1進(jìn)行背面減薄。步驟十三、在所述N+硅基片1背面生長背面金屬層14并形成漏極。以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)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
1.一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，在一 N+硅基片上形成有一 N型硅外延層，超級(jí)結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，所述電流流動(dòng)區(qū)包含交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型區(qū)域和N型區(qū)域，一 P型背柵形成于各所述P型區(qū)域上部或所述P型背柵形成于各所述P型區(qū)域上部并延伸到各所述P型區(qū)域上部兩側(cè)的所述N型區(qū)域中，一源區(qū)形成于各所述P型背柵中，在所述電流流動(dòng)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極；其特征在于在俯視平面上，所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周并包括至少一 P型環(huán)、多個(gè)P型柱、一溝道截止環(huán)、一終端介質(zhì)膜、至少一多晶硅場板以及至少一金屬場板；所述P型環(huán)、所述P型柱和所述溝道截止環(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(dòng)區(qū)的外周；各所述P型柱由填充于溝槽中的P型硅組成，各所述P型柱形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所述N型硅外延層中、且各所述P型柱依次排列于所述電流流動(dòng)區(qū)的最外側(cè)P型區(qū)域和所述溝道截止環(huán)間，各所述P型柱和各所述P型柱間的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)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型柱外側(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，所述終端介質(zhì)膜的靠近所述電流流動(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)，所述終端介質(zhì)膜覆蓋了所述臺(tái)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；所述多晶硅場板形成于所述終端介質(zhì)膜上，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型柱， 所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述N型硅外延層間隔離有柵氧和第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的厚度大于所述柵氧的厚度，所述第二介質(zhì)層至少要覆蓋被所述多晶硅場板的延伸部分所覆蓋的各所述P型柱的中心區(qū)域；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；各所述金屬場板形成在所述層間膜上。
2.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于在俯視平面上所述P 型柱和所述P型環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)都為四方形、或所述P型柱和所述P型環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為四方形的四角有圓弧的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述層間膜上含有一個(gè)所述金屬場板，且該金屬場板覆蓋住所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)；或者所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述層間膜上沒有所述金屬場板。
4.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述P型環(huán)的載流子濃度比所述P型柱的載流子濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
5.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二介質(zhì)層的厚度比所述柵氧的厚度大500埃以上。
6.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于至少一個(gè)所述P型柱的深度比所述電流流動(dòng)區(qū)的P型區(qū)域的深度淺。
7.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于至少一組所述P型柱的寬度和相鄰的所述N型柱的寬度比值大于所述電流流動(dòng)區(qū)的所述P型區(qū)域的寬度和相鄰的所述N型區(qū)域的寬度比值。
8.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于沿所述電流流動(dòng)區(qū)往所述溝道截止環(huán)方向所述P型柱的寬度和所述N型柱的寬度比值相同或遞減。
9.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于沿所述電流流動(dòng)區(qū)往所述溝道截止環(huán)方向所述P型柱的深度相同或遞減。
10.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述P型環(huán)從所述電流流動(dòng)區(qū)中最外側(cè)P型區(qū)域往外覆蓋至少一個(gè)所述P型柱和一個(gè)相鄰的所述N型柱。
11.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述P型環(huán)的雜質(zhì)工藝條件和所述P型背柵的雜質(zhì)工藝條件相同。
12.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于位于所述P型環(huán)上的所述層間膜上的所述金屬場板至少有一部分全部覆蓋或部分覆蓋所述P型環(huán)。
13.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于位于所述P型環(huán)上的所述層間膜上的所述金屬場板和所述源極相連或懸浮于所述層間膜上。
14.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多晶硅場板和所述柵極相連或懸浮于所述終端介質(zhì)膜上。
15.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多晶硅場板和位于其上且位于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)外側(cè)并不和所述源極相連的所述金屬場板相連或不相連。
16.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)的傾斜角為10度 75度。
17.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述溝道截止環(huán)上覆蓋有所述金屬場板或所述多晶硅場板，覆蓋于所述溝道截止環(huán)上的所述金屬場板或所述多晶硅場板和所述溝道截止環(huán)相連接或懸浮。
18.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述溝道截止環(huán)上覆蓋懸浮的所述多晶硅場板、且在所述多晶硅場板上覆蓋有金屬場板，所述金屬場板和所述多晶硅場板相連或懸浮。
19.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述P型柱的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的四角形成有附加P型柱。
20.如權(quán)利要求17所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述附加P型柱和所述P型柱相連或隔開。
21.一種如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)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(dòng)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)；步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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；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(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱；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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)；步驟五、形成第二介質(zhì)層，采用淀積工藝并利用光刻刻蝕工藝形成，所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的各所述P型柱的中心區(qū)域；步驟六、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(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型柱，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述N型硅外延層間隔離有所述柵氧和所述第二介質(zhì)層；步驟七、利用光刻和離子注入工藝形成源區(qū)和溝道截止環(huán)；步驟八、淀積形成層間膜；步驟九、進(jìn)行光刻刻蝕形成接觸孔；步驟十、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； 步驟十一、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、并形成多個(gè)金屬場板，各所述金屬場板分別位于所述P型環(huán)上或所述P型柱上的所述層間膜上；步驟十二、對(duì)所述N+硅基片進(jìn)行背面減?。?步驟十三、在所述N+硅基片背面進(jìn)行金屬化形成漏極。
22. —種如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)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(dòng)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)；步驟二、利用光刻刻蝕在所述電流流動(dòng)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；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(dòng)區(qū)中形成交替排列的所述P型區(qū)域和N型區(qū)域、在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成交替排列的所述P型柱和所述N型柱；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)域同時(shí)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(dòng)區(qū)的一側(cè)具有一臺(tái)階結(jié)構(gòu)；所述第二介質(zhì)層位于所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間多晶硅場板所覆蓋的各所述P型柱的中心區(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(dòng)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)域形成至少一多晶硅場板，所述多晶硅場板完全覆蓋所述臺(tái)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(dòng)區(qū)的外側(cè)到所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)間的所述N型硅外延層上、且所述多晶硅場板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型柱，所述多晶硅場板的延伸部分和其底部的所述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工藝形成源區(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、并形成多個(gè)金屬場板，各所述金屬場板分別位于所述P型環(huán)上或所述P型柱上的所述層間膜上；步驟十一、對(duì)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)行金屬化形成漏極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，采用多晶硅場板和金屬場板的組合結(jié)構(gòu)，一多晶硅場板覆蓋終端介質(zhì)膜的臺(tái)階結(jié)構(gòu)，且多晶硅場板還覆蓋有另兩種不同厚度的介質(zhì)層，能夠緩和器件表面的電場。本發(fā)明在場板下保持一個(gè)濃度較高P型環(huán)，能夠提高器件在感性電路中應(yīng)用時(shí)的電流處理能力。本發(fā)明的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中P型柱和N型柱的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠保證在感性電路中應(yīng)用時(shí)器件關(guān)斷并發(fā)生電流過沖時(shí)，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的類雪崩擊穿發(fā)生的位置保證在靠近硅片正面的位置，提高器件抗過沖電流能力。本發(fā)明還公開了一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)及制造方法。本發(fā)明能提高器件的耐壓特性、電流處理能力和可靠性且不增加工藝成本。
文檔編號(hào)H01L21/82GK102420240SQ201110186069
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司