超结终端结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超结终端结构及其制备方法，其终端超结包括第二导电类型主结以及若干呈交替分布的第一导电类型柱与第二导电类型柱；第一导电类型柱的宽度沿第二导电类型主结指向终端区域边缘方向逐渐增大；在第二导电类型主结的外圈设有至少一个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环在第一导电类型外延层内位于一第二导电类型柱的顶端；在第二导电类型场限环上设置场板，所述场板覆盖在第二导电类型场限环上，并覆盖第二导电类型场限环侧上方的保护层上，所述保护层设置于第一主面上。本发明专利技术结构紧凑，与现有工艺兼容，在满足耐压的情况下，既节约了芯片面积，有降低了工艺成本，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
超结终端结构及其制备方法
本专利技术涉及一种终端结构，尤其是一种超结终端结构及其制备方法，属于半导体器件的

技术介绍
超结场效应晶体管是一种新型的MOSFET器件，SJ(Superjunction，超级结)-MOSFET器件不同于传统MOSFET器件，它的漂移区是由N和P交替的纵向柱所构成，在耐压时，N柱(N-pillar)和P柱(P-pillar)的相互耗尽形成电荷补偿效应，通过引入横向电场，使得纵向电场在漂移区的分布尽量均匀平缓来提高击穿电压，超结结构由于漂移区高的掺杂浓度，常规的终端结构已不再满足要求，需要提出相匹配的超结终端结构。目前，对于典型的超结终端结构，其技术方案是和形成元胞结构的超结相兼容，在进行元胞区超结制备的同时，在终端区通过合理的掩膜版设计刻蚀出终端的超结结构，终端结构的制备可以和元胞区同时完成，不增加额外的掩膜版，终端结构内的N柱和P柱的距离会有很大的变化。终端结构内超结外延的填充和元胞区同时完成，掺杂浓度和元胞区相同，通过柱间距的合理设计，可以将元胞区的电力线平缓的过渡到终端边缘，避免电场集中，从而实现耐压。但上述典型的超结终端结构中，存在超结面积比较大，造成芯片面积的浪费，同时，对P柱刻蚀的深宽比变化，会增加工艺的复杂度，可靠性差。此外，深槽结构是另一种超结的终端结构，这种结构往往需要结合微细加工技术，同时需要加入P型保护环。深槽结构终端的终端面积相对较小，其在形成元胞区和终端区的P柱之后，也利用深槽刻蚀形成沟槽，深槽刻蚀之后填充二氧化硅介质，在耐压时，元胞区表面的耗尽层扩散到终端结构并使电力线终止在深槽内。但深槽结构的超结结构中，需要微加工系统的配合，同时增加掩膜版的数量，增加了工艺的复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超结终端结构及其制备方法，其结构紧凑，与现有工艺兼容，在满足耐压的情况下，既节约了芯片面积，有降低了工艺成本，安全可靠。按照本专利技术提供的技术方案，所述超结终端结构，包括具有两个相对主面的半导体基板，所述两个相对主面包括第一主面以及与第一主面对应的第二主面，第一主面与第二主面间具有第一导电类型衬底以及第一导电类型外延层，第一导电类型外延层位于第一导电类型衬底上方，且第一导电类型外延层邻接第一导电类型衬底；在所述第一导电类型外延层的终端区域内设有终端超结，所述终端超结包括第二导电类型主结以及若干呈交替分布的第一导电类型柱与第二导电类型柱；第一导电类型柱的宽度沿第二导电类型主结指向终端区域边缘方向逐渐增大；在第二导电类型主结的外圈设有至少一个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环在第一导电类型外延层内位于一第二导电类型柱的顶端，第二导电类型场限环与位于所述第二导电类型场限环正下方的第二导电类型柱接触，且同时与所述正下方第二导电类型柱两侧的第一导电类型柱接触；在第二导电类型场限环以及第二导电类型主结上均设置场板，所述第二导电类型场限环上的场板覆盖在第二导电类型场限环上，并覆盖第二导电类型场限环侧上方的保护层上；第二导电类型主结上的场板覆盖在第二导电类型主结上，并覆盖在第二导电类型主结外侧上方的保护层上，所述保护层设置于第一主面上。所述第一导电类型外延层内设置多个第二导电类型场限环时，第二导电类型场限环的数量小于第二导电类型主结外圈第二导电类型柱的数量，紧邻第二导电类型主结的第二导电类型场限环与第二导电类型主结间间隔一个或多个第二导电类型柱；相邻的第二导电类型场限环间也间隔一个或多个第二导电类型柱；位于第二导电类型主结与第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端、以及位于相邻第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端由第一主面上的保护层覆盖。所述第二导电类型场限环上的场板覆盖在保护层上的长度不大于位于所述场板正下方第二导电类型柱与外侧紧邻所述场板的第二导电类型柱间的距离。所述保护层包括二氧化硅层，场板的材料包括导电多晶硅，半导体基板的材料包括硅。所述第二导电类型场限环的深度与第二导电类型主结的深度相一致，且第二导电类型场限环与第二导电类型主结为同一工艺制造层。一种超结终端结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤1、提供所需的半导体基板，所述半导体基板具有两个相对应的主面，所述两个相对应的主面包括第一主面以及与第一主面对应的第二主面，第一主面与第二主面间具有第一导电类型衬底以及邻接所述第一导电类型衬底的第一导电类型外延层；步骤2、在第一导电类型外延层的终端区域内设置所需的第二导电类型柱，以得到所需的终端超结，所述终端超结中，第一导电类型柱的宽度沿第二导电类型主结指向终端区域边缘方向逐渐增大；步骤3、在半导体基板的第一主面上设置保护层，并对所述保护层进行刻蚀，以得到第二导电类型离子注入窗口，所述第二导电类型离子注入窗口贯通保护层；步骤4、利用上述第二导电类型离子注入窗口以及保护层，向第一导电类型外延层内注入所需的第二导电类型杂质离子，以同时得到第二导电类型主结以及所需的第二导电类型场限环；其中，在第二导电类型主结的外圈设有至少一个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环在第一导电类型外延层内位于一第二导电类型柱的顶端，第二导电类型场限环与位于所述第二导电类型场限环正下方的第二导电类型柱接触，且同时与所述正下方第二导电类型柱两侧的第一导电类型柱接触；步骤5、在上述半导体基板的第一主面淀积场板材料，并对淀积的场板材料选择性刻蚀后，得到场板，所述场板覆盖在第二导电类型场限环以及第二导电类型主结上，并覆盖第二导电类型场限环、第二导电类型主结对应侧上方的保护层上。所述第一导电类型外延层内设置多个第二导电类型场限环时，第二导电类型场限环的数量小于第二导电类型主结外圈第二导电类型柱的数量，紧邻第二导电类型主结的第二导电类型场限环与第二导电类型主结间间隔一个或多个第二导电类型柱；相邻的第二导电类型场限环间也间隔一个或多个第二导电类型柱；位于第二导电类型主结与第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端、以及位于相邻第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端由第一主面上的保护层覆盖。所述场板覆盖在保护层上的长度不大于位于所述场板正下方第二导电类型柱与外侧紧邻所述场板的第二导电类型柱间的距离。所述保护层包括二氧化硅层，场板的材料包括导电多晶硅，半导体基板的材料包括硅。所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型MOSFET器件，第一导电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型MOSFET器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型MOSFET器件正好相反。本专利技术的优点：第二导电类型场限环、第二导电类型主结和元胞区内第二导电类型基区同时形成，没有增加额外的掩膜版，采用的工艺条件相同，包括注入计量和能量，以及相应的退火温度等，第二导电类型基区、第二导电类型场限环同样具有相同的结深和浓度。由于工艺的兼容性，并没有增加额外的掩膜版，第二导电类型型场限环和场板改善了超结终端结构表面的电势分布，避免了局部电场的集中，终端超结内的第二导电类型柱的共同作用下，起到了良好的分压效果，超结终端结构内的电势均匀分布，电力线均匀的到达终端的表面，在满足耐压的情况下，既节约了芯片面积，又降低了工艺成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超结终端结构，包括具有两个相对主面的半导体基板，所述两个相对主面包括第一主面以及与第一主面对应的第二主面，第一主面与第二主面间具有第一导电类型衬底以及第一导电类型外延层，第一导电类型外延层位于第一导电类型衬底上方，且第一导电类型外延层邻接第一导电类型衬底；在所述第一导电类型外延层的终端区域内设有终端超结，所述终端超结包括第二导电类型主结以及若干呈交替分布的第一导电类型柱与第二导电类型柱；其特征是：第一导电类型柱的宽度沿第二导电类型主结指向终端区域边缘方向逐渐增大；在第二导电类型主结的外圈设有至少一个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环在第一导电类型外延层内位于一第二导电类型柱的顶端，第二导电类型场限环与位于所述第二导电类型场限环正下方的第二导电类型柱接触，且同时与所述正下方第二导电类型柱两侧的第一导电类型柱接触；在第二导电类型场限环以及第二导电类型主结上均设置场板，所述第二导电类型场限环上的场板覆盖在第二导电类型场限环上，并覆盖第二导电类型场限环侧上方的保护层上；第二导电类型主结上的场板覆盖在第二导电类型主结上，并覆盖在第二导电类型主结外侧上方的保护层上，所述保护层设置于第一主面上。...

【技术特征摘要】
1.一种超结终端结构，包括具有两个相对主面的半导体基板，所述两个相对主面包括第一主面以及与第一主面对应的第二主面，第一主面与第二主面间具有第一导电类型衬底以及第一导电类型外延层，第一导电类型外延层位于第一导电类型衬底上方，且第一导电类型外延层邻接第一导电类型衬底；在所述第一导电类型外延层的终端区域内设有终端超结，所述终端超结包括第二导电类型主结以及若干呈交替分布的第一导电类型柱与第二导电类型柱；其特征是：第一导电类型柱的宽度沿第二导电类型主结指向终端区域边缘方向逐渐增大；在第二导电类型主结的外圈设有至少一个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环在第一导电类型外延层内位于一第二导电类型柱的顶端，第二导电类型场限环与位于所述第二导电类型场限环正下方的第二导电类型柱接触，且同时与所述正下方第二导电类型柱两侧的第一导电类型柱接触；在第二导电类型场限环以及第二导电类型主结上均设置场板，所述第二导电类型场限环上的场板覆盖在第二导电类型场限环上，并覆盖第二导电类型场限环侧上方的保护层上；第二导电类型主结上的场板覆盖在第二导电类型主结上，并覆盖在第二导电类型主结外侧上方的保护层上，所述保护层设置于第一主面上。2.根据权利要求1所述的超结终端结构，其特征是：所述第一导电类型外延层内设置多个第二导电类型场限环时，第二导电类型场限环的数量小于第二导电类型主结外圈第二导电类型柱的数量，紧邻第二导电类型主结的第二导电类型场限环与第二导电类型主结间间隔一个或多个第二导电类型柱；相邻的第二导电类型场限环间也间隔一个或多个第二导电类型柱；位于第二导电类型主结与第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端、以及位于相邻第二导电类型场限环间的第二导电类型柱的顶端由第一主面上的保护层覆盖。3.根据权利要求2所述的超结终端结构，其特征是：所述第二导电类型场限环上的场板覆盖在保护层上的长度不大于位于所述场板正下方第二导电类型柱与外侧紧邻所述场板的第二导电类型柱间的距离。4.根据权利要求1所述的超结终端结构，其特征是：所述保护层包括二氧化硅层，场板的材料包括导电多晶硅，半导体基板的材料包括硅。5.根据权利要求1所述的超结终端结构，其特征是：所述第二导电类型场限环的深度与第二导电类型主结的深度相一致，且第二导电类型场限环与第二导电类型主结为同一工艺制造层。6.一种超结终端结构的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广银，朱阳军，
申请(专利权)人：北京芯长征科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11