超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及光刻版的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及光刻版。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓超結(jié)MOS器件相對于平面功率MOS器件，在具備可以承受高耐壓的特點(diǎn)的同時，還具有相對較低的導(dǎo)通電阻等其他優(yōu)點(diǎn)。參考圖1，以N型器件為例，高壓超結(jié)MOS器件主要包括:半導(dǎo)體襯底101、外延層102、體區(qū)103、P型摻雜區(qū)104、源區(qū)105、柵極結(jié)構(gòu)106以及金屬層107。N型溝道的超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件與平面結(jié)構(gòu)MOS器件在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，主要在于前者的體區(qū)103下面還具有P型摻雜區(qū)104，用以增加PN結(jié)的面積，而平面結(jié)構(gòu)MOS器件則不具備該P(yáng)型摻雜區(qū)104。
[0003]超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件的特點(diǎn)主要在于:
[0004](I)大幅度擴(kuò)展外延層中P型和N型擴(kuò)散區(qū)的接觸面積，即大幅增加外延層中PN結(jié)的面積，從而在器件處于關(guān)斷狀態(tài)下、體內(nèi)PN結(jié)反偏時，能更承受高的擊穿電壓；
[0005](2)大幅增加外延層的摻雜濃度，從而在器件處于開通狀態(tài)下，電流所經(jīng)通道處電阻率較低，表現(xiàn)為器件具有相對較小的導(dǎo)通電阻。
[0006]由于這種超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件很好地克服了平面功率MOS器件耐壓(BVDSS)和導(dǎo)通電阻(RDS(ON))之間的矛盾:即耐壓BVDSS升高的同時，超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件的導(dǎo)通電阻RDS(ON)并沒有明顯地增加，所以在很多應(yīng)用場合表現(xiàn)出更加優(yōu)越的性能。
[0007]仍然參考圖1，通常而言，P型摻雜區(qū)104的制造方法可以分為如下兩種方式:
[0008](I)采用多層外延淀積的方式形成；
[0009](2)采用刻槽的方式形成，也即，深槽(trench)工藝。
[0010]不管以上述何種方式形成圖1中所示的P型摻雜區(qū)104，器件的工作原理是相同的。
[0011]如前所述，N型超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件，在應(yīng)用時主要有導(dǎo)通狀態(tài)，關(guān)斷狀態(tài)和擊穿狀態(tài)三種情況，下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012](I)導(dǎo)通狀態(tài)
[0013]參考圖2，在開通狀態(tài)下，器件柵極(G)所加電壓高于器件的閾值電壓，從而使器件處于開通狀態(tài)，同時漏極(D)所加高電位，源極(S)接低電位，此時器件就會產(chǎn)生從漏極到源極的電流IDS。
[0014]⑵關(guān)斷狀態(tài)
[0015]參考圖3，在關(guān)斷狀態(tài)下，器件柵極與源極的電壓差為零，此時器件溝道關(guān)閉，P型摻雜區(qū)104和N型外延層102之間形成的PN 二極管處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)的耗盡層大幅展寬，從而可以承受漏-源之間的高電壓。
[0016](3)擊穿狀態(tài)
[0017]參考圖4，在關(guān)斷狀態(tài)下，如果漏極的電壓VDD逐漸升高，那么升高到一定程度時，會達(dá)到器件的擊穿電壓，當(dāng)器件開始擊穿瞬間，體內(nèi)元胞中的PN結(jié)二極管擊穿，從而泄放電流。此時的擊穿一般都是發(fā)生在器件有源區(qū)內(nèi)，由于有源區(qū)內(nèi)器件各個元胞狀態(tài)幾乎完全一致，所以發(fā)生擊穿時的電壓也幾乎相同，同時，由于元胞數(shù)量眾多，使得PN結(jié)的面積很大，所以可以承受較大的擊穿電流。
[0018]如前所述，超結(jié)結(jié)構(gòu)的MOS器件中，在有源區(qū)的體區(qū)下具有一段一定長度的P型摻雜區(qū)(S卩，P-Pillar)。參考圖5，圖5示出了超結(jié)結(jié)構(gòu)MOS器件中有源區(qū)以及P型摻雜區(qū)在版圖平面上的分布示意圖。
[0019]如圖5所示，在超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，有源區(qū)是器件有效導(dǎo)通部分的區(qū)域，SP元胞區(qū)域。在正常情況下，器件發(fā)生擊穿時，擊穿點(diǎn)也應(yīng)該發(fā)生在器件的有源區(qū)內(nèi)，即元胞區(qū)域內(nèi)。
[0020]對于圖5所示的超結(jié)結(jié)構(gòu)MOS器件，一般來說，有源區(qū)內(nèi)的P型摻雜區(qū)和有源區(qū)之外(又稱為分壓環(huán)(GR環(huán))部分)的P型摻雜區(qū)具有相同的結(jié)構(gòu)，包括形狀、寬度、間距、最小重復(fù)尺寸(pitch)等。
[0021]現(xiàn)有技術(shù)中，超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件器件，有源區(qū)通常是條形元胞結(jié)構(gòu)(即柵極是條形)，P型摻雜區(qū)也是條形結(jié)構(gòu)，并且有源區(qū)內(nèi)的P型摻雜區(qū)和有源區(qū)之外的P型摻雜區(qū)具有相同的結(jié)構(gòu)和最小重復(fù)尺寸(Pitch)，這使得有源區(qū)和有源區(qū)以外的分壓環(huán)區(qū)域即具有相同的擊穿電壓(BVDSS)。通常而言，為了使有源區(qū)具有相對較低的導(dǎo)通電阻，在選擇P型摻雜區(qū)尺寸的時候，在滿足一定耐壓要求的前提下，會盡量選擇較大的最小重復(fù)尺寸。而對于有源區(qū)之外的區(qū)域，由于P型摻雜區(qū)和有源區(qū)內(nèi)的P型摻雜區(qū)采用相同的結(jié)構(gòu)和分布，所以有源區(qū)外的分壓環(huán)區(qū)域擊穿電壓和有源區(qū)內(nèi)的擊穿電壓相同。而分壓環(huán)區(qū)域的P型摻雜區(qū)所起的作用是用來承擔(dān)器件的高耐壓，為了不讓器件在工作的時候提前從分壓環(huán)區(qū)域開始擊穿，那么器件的分壓環(huán)區(qū)域的尺寸就要增加，以降低單位長度的分壓環(huán)環(huán)部分所承擔(dān)的耐壓。這樣的話，器件的尺寸就要增加，面積就要變大，器件成本就會明顯增加。
[0022]因此，對于一般的柵極是條形結(jié)構(gòu)，整個器件采用同一種P型摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的超結(jié)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件而言，在選擇P型摻雜區(qū)尺寸的時候，就存在著器件面積的增加與導(dǎo)通電阻(RDS(ON))的減小之間的矛盾，即:為了得到較低導(dǎo)通(RDS(ON))的器件，就必須采用最小重復(fù)尺寸較大的P型摻雜區(qū)；同時，分壓環(huán)區(qū)域采用最小重復(fù)尺寸較大、擊穿電壓較低的P型摻雜區(qū)，這就需要增加分壓環(huán)區(qū)域的尺寸來避免器件在分壓環(huán)區(qū)域處提前擊穿而失效。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0023]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法、光刻版，能夠克服導(dǎo)通電阻與器件面積之間的矛盾，使得器件的擊穿點(diǎn)始終在有源區(qū)內(nèi)，保證器件正常工作。
[0024]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件的版圖平面包括有源區(qū)以及位于所述有源區(qū)外圍的分壓環(huán)區(qū)域，所述有源區(qū)內(nèi)具有沿第一方向延伸的多個第一 P型摻雜區(qū)，所述多個第一 P型摻雜區(qū)在第二方向上等間距排布，所述分壓環(huán)區(qū)域內(nèi)具有沿第一方向延伸的多個第二 P型摻雜區(qū)，所述多個第二 P型摻雜區(qū)在第二方向上等間距排布，所述第一 P型摻雜區(qū)的擊穿電壓小于所述第二 P型摻雜區(qū)的擊穿電壓，所述第二方向垂直于所述第一方向。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述第一 P型摻雜區(qū)在第二方向上的最小重復(fù)尺寸大于所述第二 P型摻雜區(qū)在第二方向上的最小重復(fù)尺寸。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，在所述有源區(qū)和分壓環(huán)區(qū)域之間連接過渡的過渡區(qū)內(nèi)，所述第一P型摻雜區(qū)和第二P型摻雜區(qū)之間斷開。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述第一 P型摻雜區(qū)和第二 P型摻雜區(qū)滿足如下關(guān)系:a>b，c>d，a+b>c+d，d>e，其中，a為所述第一 P型摻雜區(qū)在第二方向上的寬度，b為所述第二 P型摻雜區(qū)在第二方向上的寬度，c為相鄰的第一 P型摻雜區(qū)在第二方向上的間距，d為相鄰的第二 P型摻雜區(qū)在第二方向上的間距，e為所述過渡區(qū)內(nèi)所述第一 P型摻雜區(qū)與第二 P型摻雜區(qū)在第一方向上的間距。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，在所述有源區(qū)和分壓環(huán)區(qū)域之間連接過渡的過渡區(qū)內(nèi)，所述第一 P型摻雜區(qū)的端部向外延伸出多個分叉部，所述分叉部與所述第二 P型摻雜區(qū)相接。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述第一 P型摻雜區(qū)和第二 P型摻雜區(qū)滿足如下關(guān)系:a>b，c>d，a+b>c+d，其中，a為所述第一 P型摻雜區(qū)在