本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別涉及一種終端保護(hù)環(huán)技術(shù)。

背景技術(shù)：
隨著全球氣候變暖日益嚴(yán)重，人類(lèi)對(duì)綠色能源需求日益增加，功率半導(dǎo)體器件的重要性也更加突出。近年來(lái)，功率半導(dǎo)體器件技術(shù)迅速發(fā)展。終端保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)是功率半導(dǎo)體器件中的重要組成部分。終端保護(hù)環(huán)的主要作用是承擔(dān)器件橫向電場(chǎng)，保證功率半導(dǎo)體器件的耐壓。終端保護(hù)環(huán)設(shè)計(jì)主要有兩大挑戰(zhàn)：1）減小終端保護(hù)環(huán)的面積有利于降低器件的生產(chǎn)成本；2）優(yōu)化終端保護(hù)環(huán)處的電場(chǎng)分布，使得電勢(shì)均勻分布，有利于提高器件的可靠性。目前常用的終端保護(hù)環(huán)技術(shù)方案之一是采用場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu)。場(chǎng)限環(huán)是由環(huán)形的多根P型摻雜的結(jié)構(gòu)組成，為了減小終端保護(hù)環(huán)的面積，可以在P型環(huán)的一側(cè)加入N型摻雜的環(huán)形結(jié)構(gòu)，從而形成P+N-N+P+的P型場(chǎng)限環(huán)疊加N型場(chǎng)限環(huán)的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu)。由于通常表面電場(chǎng)大于半導(dǎo)體體內(nèi)電場(chǎng)，傳統(tǒng)N型摻雜環(huán)做在器件的表面，如圖1所示。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前的N型場(chǎng)限環(huán)環(huán)形成在器件表面，通常在0.5um以?xún)?nèi)，這種形式的場(chǎng)限環(huán)由于PN結(jié)界面集中在表面，不有利于電場(chǎng)的均勻分布，從而導(dǎo)致器件的可靠性相對(duì)不良。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種終端保護(hù)環(huán)及其制造方法，使終端保護(hù)環(huán)中的場(chǎng)限環(huán)表面的電場(chǎng)分布更均勻，從而有效提高器件的高壓特性和可靠性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式公開(kāi)了一種終端保護(hù)環(huán)，包括至少一組位于半導(dǎo)體襯底的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)；每組復(fù)合場(chǎng)限環(huán)包括至少一個(gè)N型場(chǎng)限環(huán)和至少一個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)，且每個(gè)該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)至少有一側(cè)連接一個(gè)上述N型場(chǎng)限環(huán)形成PN結(jié)；該N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)連接的上述P型場(chǎng)限環(huán)深度的三分之一。本發(fā)明的實(shí)施方式還公開(kāi)了一種制造終端保護(hù)環(huán)的方法，包括以下步驟：提供半導(dǎo)體襯底；生成至少一組位于半導(dǎo)體襯底的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)，其中每組復(fù)合場(chǎng)限環(huán)包括至少一個(gè)N型場(chǎng)限環(huán)和至少一個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)，且每個(gè)該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)至少有一側(cè)連接一個(gè)上述N型場(chǎng)限環(huán)形成PN結(jié)，且該N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)連接的該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)深度的三分之一。本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：傳統(tǒng)工藝中器件的最大電場(chǎng)通常發(fā)生在器件表面，為了有效提高表面場(chǎng)限環(huán)之間的耐壓性，一般將終端保護(hù)環(huán)中的N型場(chǎng)限環(huán)形成在器件表面。但是，這樣做會(huì)使N型場(chǎng)限環(huán)和P型場(chǎng)限環(huán)形成的PN結(jié)的曲率半徑較小，PN結(jié)處的電場(chǎng)分布不均勻，導(dǎo)致器件的可靠性的不良。本發(fā)明提出的終端保護(hù)環(huán)中，N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于P型場(chǎng)限環(huán)的深度的三分之一，N型場(chǎng)限環(huán)的深度更深，摻雜濃度分布更平緩，PN結(jié)面積更大，使場(chǎng)限環(huán)表面的電場(chǎng)分布更均勻，進(jìn)而有效提高器件的高壓特性和可靠性。進(jìn)一步地，上述N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)連接的上述P型場(chǎng)限環(huán)的深度，能夠進(jìn)一步使得場(chǎng)限環(huán)處的電場(chǎng)分布更均勻，提高器件的高壓特性以及可靠性。進(jìn)一步地，上述N型場(chǎng)限環(huán)對(duì)稱(chēng)分布在于上述P型場(chǎng)限環(huán)的兩側(cè)，可以提高器件表面摻雜濃度，從而提高器件的抗電壓蠕變的性能，其中電壓蠕變是指器件的電壓較緩慢地逐步上升或逐步下降。進(jìn)一步地，使用磷作為摻雜元素，可以提高上述N型摻雜元素的擴(kuò)散長(zhǎng)度，更有利于形成本專(zhuān)利中所要求的器件結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，上述N型場(chǎng)限環(huán)和P型場(chǎng)限環(huán)使用相同的光刻圖形，可以起到節(jié)省成本的作用。附圖說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種終端保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種終端保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種終端保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種終端保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施方式中一種制造終端保護(hù)環(huán)的方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。在本發(fā)明中，不同附圖中相同的參考標(biāo)記代表相同的或者類(lèi)似的部件。本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種終端保護(hù)環(huán)。圖2是該終端保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地說(shuō)，如圖2所示，該終端保護(hù)環(huán)包括至少一組位于半導(dǎo)體襯底3的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)。每組復(fù)合場(chǎng)限環(huán)包括至少一個(gè)N型場(chǎng)限環(huán)1和至少一個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)2，且上述每個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)2至少有一側(cè)連接一個(gè)N型場(chǎng)限環(huán)1形成PN結(jié)。該N型場(chǎng)限環(huán)1的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)1連接的該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)2深度的三分之一。其中，場(chǎng)限環(huán)的深度是指場(chǎng)限環(huán)的底端到半導(dǎo)體襯底表面的距離。此外，可以理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)1的深度可以大于與該N型場(chǎng)限環(huán)1連接的P型場(chǎng)限環(huán)2的深度，如圖3所示。上述N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)連接的P型場(chǎng)限環(huán)的深度，能夠進(jìn)一步使得場(chǎng)限環(huán)處的電場(chǎng)分布更均勻，提高器件的高壓特性以及可靠性。在本實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)1分布于上述P型場(chǎng)限環(huán)2低電勢(shì)的一側(cè)。此外，可以理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)1可以對(duì)稱(chēng)分布于上述P型場(chǎng)限環(huán)2的兩側(cè)，如圖4所示。該N型場(chǎng)限環(huán)對(duì)稱(chēng)分布在于P型場(chǎng)限環(huán)的兩側(cè)，可以提高器件表面摻雜濃度，從而提高器件的抗電壓蠕變的性能，其中電壓蠕變是指器件的電壓較緩慢地逐步上升或逐步下降。在本實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)1的摻雜元素為磷。使用磷作為摻雜元素，可以提高N型摻雜元素的擴(kuò)散長(zhǎng)度，更有利于形成本專(zhuān)利中所要求的器件結(jié)構(gòu)。此外，可以理解，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，摻雜元素也可以用磷以外的其它N型摻雜元素，如砷、氮等。傳統(tǒng)工藝中器件的最大電場(chǎng)通常發(fā)生在器件表面，為了有效提高表面場(chǎng)限環(huán)之間的耐壓性，一般將終端保護(hù)環(huán)中的N型場(chǎng)限環(huán)形成在器件表面。但是，這樣做會(huì)使N型場(chǎng)限環(huán)和P型場(chǎng)限環(huán)形成的PN結(jié)的曲率半徑較小，PN結(jié)處的電場(chǎng)分布不均勻，導(dǎo)致器件的可靠性的不良。本發(fā)明提出的終端保護(hù)環(huán)中，N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于P型場(chǎng)限環(huán)的深度的三分之一，N型場(chǎng)限環(huán)的深度更深，摻雜濃度分布更平緩，PN結(jié)面積更大，使場(chǎng)限環(huán)表面的電場(chǎng)分布更均勻，進(jìn)而有效提高器件的高壓特性和可靠性。本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種制造終端保護(hù)環(huán)的方法。圖5是該制造終端保護(hù)環(huán)的方法的流程示意圖。如圖5所示，該制造終端保護(hù)環(huán)的方法包括以下步驟：在步驟101中，提供半導(dǎo)體襯底。步驟102至步驟104主要是生成至少一組位于半導(dǎo)體襯底的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)的具體步驟，其中每組復(fù)合場(chǎng)限環(huán)包括至少一個(gè)N型場(chǎng)限環(huán)和至少一個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)，且上述每個(gè)P型場(chǎng)限環(huán)至少有一側(cè)連接一個(gè)上述N型場(chǎng)限環(huán)形成PN結(jié)，且該N型場(chǎng)限環(huán)的深度大于與該N型場(chǎng)限環(huán)連接的上述P型場(chǎng)限環(huán)深度的三分之一。具體地說(shuō)，在步驟102中，使用光刻工藝定義注入?yún)^(qū)域。可以理解，對(duì)于N型場(chǎng)限環(huán)對(duì)稱(chēng)分布于P型場(chǎng)限環(huán)的兩側(cè)的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu)，可以使用相同的光刻圖形。該N型場(chǎng)限環(huán)和P型場(chǎng)限環(huán)使用相同的光刻圖形，可以起到節(jié)省成本的作用。此后進(jìn)入步驟103，注入摻雜元素。在本步驟中，N型摻雜元素為磷。在本步驟中，摻雜元素的注入角度為0度角，或者摻雜元素的注入角度在30度到60度之間?？梢岳斫猓瑩诫s元素的注入角度的范圍根據(jù)摻雜元素的側(cè)向擴(kuò)散的需求而不同，可以在30度到60度的范圍以?xún)?nèi)，也可以在其它范圍。其中，注入角度為摻雜元素的注入方向與半導(dǎo)體襯底的法線之間的夾角。此后進(jìn)入步驟104，通過(guò)退火工藝控制上述N型場(chǎng)限環(huán)或P型場(chǎng)限環(huán)的深度。可以理解，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，兩種場(chǎng)限環(huán)的深度也可以直接在注入摻雜元素時(shí)通過(guò)改變注入能量來(lái)控制。此后結(jié)束本流程。本實(shí)施方式是與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施方式，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及一種制造終端保護(hù)環(huán)的方法。在本實(shí)施方式中，終端保護(hù)環(huán)中場(chǎng)限環(huán)的制造為整個(gè)器件制造流程的開(kāi)始階段。場(chǎng)限環(huán)形成在硅材料襯底上。在本實(shí)施方式中，首先，使用光刻工藝，定義N型場(chǎng)限環(huán)的注入?yún)^(qū)域，此注入?yún)^(qū)域通常是由多根環(huán)形區(qū)域構(gòu)成。此定義的區(qū)域中，光刻膠開(kāi)口的區(qū)域?qū)挾韧ǔＴ?.5微米到50微米之間；開(kāi)口區(qū)域的間距通常在10微米到100微米之間。此間距距離通常取決于器件的電壓等級(jí)，器件電壓等級(jí)越高，則此間距距離越大。在一個(gè)3300VIGBT（(InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)的應(yīng)用實(shí)例中，此間距在200微米到300微米之間。在光刻工藝完成之后，使用N型摻雜的元素進(jìn)行注入，此N型摻雜元素通常為磷或砷，在本發(fā)明的實(shí)施例中，更傾向于使用磷作為摻雜元素，其目的是為了提高該N型摻雜元素的擴(kuò)散長(zhǎng)度，更有利于形成本發(fā)明中所要求的器件結(jié)構(gòu)。摻雜元素注入的計(jì)量通常在1E12cm-2到1E15cm-2之間。注入的角度可以是0度角，也可以是大角度注入，優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中注入的角度在30度到60度之間。大角度注入的主要目的是為了增加N型摻雜元素的側(cè)向擴(kuò)散。在上述N型場(chǎng)限環(huán)的摻雜元素注入完成后，通常需要先對(duì)該N型場(chǎng)限環(huán)注入的元素進(jìn)行一個(gè)激活推阱的熱過(guò)程。此熱過(guò)程通常使用高溫爐管進(jìn)行。優(yōu)選地，此退火的溫度通常在1000度到1200度之間，退火時(shí)間通常在30分鐘到2小時(shí)之間。之后，開(kāi)始進(jìn)行P型場(chǎng)限環(huán)的制造，其制造過(guò)程同常規(guī)方法基本一致。主要過(guò)程包括使用光刻工藝定義該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)的注入?yún)^(qū)域，對(duì)該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)進(jìn)行注入。該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)注入完成后，對(duì)該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)以及上述N型場(chǎng)限環(huán)再次進(jìn)行退火工藝，此退火工藝的條件主要取決于該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)的設(shè)計(jì)要求，優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中使用的熱過(guò)程為1100度，2個(gè)小時(shí)。此時(shí)，既已形成了上述N型場(chǎng)限環(huán)同P型場(chǎng)限環(huán)交叉的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu)，且該N型場(chǎng)限環(huán)的深度通常在該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)的深度三分之一以上。該N型場(chǎng)限環(huán)的深度也可以深于該P(yáng)型場(chǎng)限環(huán)的深度。最后，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行整個(gè)器件的其它部分工藝，可以包括有源區(qū)的形成，柵極的形成，接觸孔的形成，金屬的形成等工藝。這些工藝同常規(guī)工藝類(lèi)似，此處不再贅述。在本實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)和P型場(chǎng)限環(huán)使用了不同的光刻圖形。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，對(duì)于N型場(chǎng)限環(huán)對(duì)稱(chēng)分布于P型場(chǎng)限環(huán)兩側(cè)的復(fù)合場(chǎng)限環(huán)，該N型場(chǎng)限環(huán)可以同P型場(chǎng)限環(huán)使用相同的光刻圖形，從而起到節(jié)省成本的作用。在上述描述的實(shí)施方式中，上述N型場(chǎng)限環(huán)的制作在P型場(chǎng)限環(huán)制作之前。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以先進(jìn)行P型場(chǎng)限環(huán)制作再進(jìn)行N型場(chǎng)限環(huán)制作。需要說(shuō)明的是，在本專(zhuān)利的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。