一种半导体器件的终止结构制造技术

一种超级结器件以及超级结器件的布局设计和制备方法，可以配置有源单元立柱结构的布局，使第一导电类型掺杂物的电荷，与有源单元区的掺杂层中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡。设计终止立柱结构附近的有源单元立柱结构末端的布局，使末端里的第一导电类型掺杂物的电荷以及终止立柱结构中第一导电类型掺杂物的电荷，与掺杂层在终止立柱结构与末端之间的那部分中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要是关于金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，更确切地说，是关于一种用于超级结型MOSFET器件的终止结构。
技术介绍
功率MOSFET典型应用于需要功率转换和功率放大的器件中。对于功率转换器件来说，市场上可买到的代表性的器件就是双扩散MOSFET (DMOSFEt)0在一个典型的晶体管中，大部分的击穿电压BV都由漂移区承载，为了提供较高的击穿电压BV，漂移区要轻掺杂。然而，轻掺杂的漂移区会产生高导通电阻Rdsm。对于一个典型的晶体管而言，Rdsm与BV2 5成正比。因此，对于传统的晶体管，随着击穿电压BV的增加，Rdson也急剧增大。超级结是一种众所周知的半导体器件。超级结晶体管提出了一种可以在维持很高的断开状态击穿电压(BV)的同时，获得很低的导通电阻(Rdsm)的方法。超级结器件含有形成在漂移区中的交替的P —型和N —型掺杂立柱。在MOSFET的断开状态时，在相对很低的电压下，立柱就完全耗尽，从而能够维持很高的击穿电压(立柱横向耗尽，因此整个p和n立柱耗尽)。对于超级结，导通电阻Rdsm的增加与击穿电压BV成正比，比传统的半导体结构增加地更加缓慢。因此，对于相同的高击穿电压(BV)，超级结器件比传统的MOSFET器件具有更低的Rd_ (或者，相反地，对于特定的Rdsm，超级结器件比传统的MOSFET具有更高的BV)。例如Onishi, Y ；lwamoto, S ；Sato, T ；Nagaoka, T ；Ueno, K ；Fujihira, T 于 2002 年,在《第14届功率半导体器件和集成电路研讨会公报》241 - 244页的《24mQcm2680V硅超级结MOSFET》中提出了超级结器件，特此引用其全文，以作参考。图1表示一种传统超级结器件100的一部分有源单元部分的剖面图。在本例中，器件100的有源单元部分包括一个形成在适当掺杂的(例如N +)衬底102上的垂直FET结构(例如N —通道)，衬底102作为带有漏极接头105的漏极区。适当掺杂的(例如N —外延或N —漂移)层104位于衬底102的上方。在本例中，器件100还包括一个P —本体区106、一个N+源极区108以及一个N +多晶硅栅极区112。器件100还包括一个栅极接头(图中没有表示出)和一个源极金属114。如图1所示，超级结结构可以含有交替电荷平衡的P —型立柱120和N —型立柱122。在低压下，这些立柱在水平方向上完全耗尽，从而在垂直方向上可以承受很高的击穿电压。N —型立柱122可以由部分N—型外延层104构成，N—型外延层104位于P—型立柱120附近。这种器件的终止结构通常由较远的P立柱构成，P立柱的排列图案朝着晶片的边缘或间隔处延伸。为了简便，器件100的有源单元部分P —立柱120，在此简称为有源单元P 一立柱,形成在终止区中的P —立柱简称为终止P —立柱。在一个超级结器件中，包括拐角和终止区在内的各处电荷都需要平衡。在有源区的中心部分中，P立柱可以处于均匀的水平行列，这样很容易达到电荷平衡。然而，在边缘和拐角处，却很难获得电荷平衡，从而使这些区域中的BV较低，而且器件的耐用性较差。因此，必须优化超级结器件的有源单元拐角区和终止区的设计，以便在终止区中保持电场分布均匀以及BV均匀。在拐角区中，使用弯曲的终止区设计，可以降低电场，从而提高BV。典型方案是使用半径约为150 - 200mm左右的拐角。但是，要以电荷平衡的方式，将P立柱布局与拐角区匹配起来却很困难。带有曲型角布局和直端延伸到P —立柱的超级结MOSFET器件，由于其拐角区域处的电荷不平衡，因此经常具有很低的击穿电压。之前有人曾尝试过，通过保留未连接到主P立柱条纹中的小孔或P立柱岛，来平衡拐角区域处的电荷。但遗憾的是，这种方法会引起非箝位感应开关(UIS)，或者并不足以改善击穿电压。而且，有些平衡拐角区域处电荷的方法还需要三维模型软件。使用这些软件不仅价格昂贵、操作复杂，还耗费时间。正是在这一前提下，提出了本专利技术的各种实施例。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于设计超级结器件布局的方法，该方法包括:步骤a:确定形成在超级结器件的掺杂层中，有源单元区的有源单元立柱结构中每单位面积上，以及形成在掺杂层中有源单元区周围的终止区的终止立柱结构中的每单位面积上，第一类型掺杂物的植入剂量Qimp，其中所述的掺杂层具有厚度t以及与第一导电类型掺杂物的电荷类型相反的第二导电类型的掺杂物的掺杂密度M ；步骤b:设计有源单元立柱结构的布局，使第一导电类型掺杂物的电荷，与有源单元区的掺杂层中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡；并且步骤c:设计终止立柱结构附近的有源单元立柱结构末端的布局，使末端里的第一导电类型掺杂物的电荷以及终止立柱结构中第一导电类型掺杂物的电荷，与超级结器件的拐角区域中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡。上述的方法，设计立柱结构末端的布局，包括考虑到拐角的曲率，对有源单元立柱结构的拐角附近的有源单元立柱结构的末端布局进行调整。上述的方法，包括调整布局的形状，将拐角附近的一部分掺杂层分成面积为A的一个或多个区域，并设计有源单元立柱结构的末端，使任意一个或多个区域都含有一个面积为Al的第一导电类型掺杂物的终止立柱和/或有源单元立柱结构，以至于对于任意一个或多个区域而言，A1/A都是一个常数。上述的方法，常数A1/A等于M t/Qinip。上述的方法，拐角附近的一个或多个有源单元立柱结构的末端的布局都含有一个钩状部分，其中设计末端的拐角布局包括设计钩状部分，以保持A1/A这个常数。上述的方法，所述的钩状部分朝着最靠近晶片中心的一侧弯曲，超级结器件就形成在该晶片上。上述的方法，从钩状部分对边上的末端，除去一个楔形。上述的方法，设计末端部分包括调节一个或多个末端与邻近的终止立柱结构之间的距离。上述的方法，末端的布局含有一个边缘环状部分，连接两个或多个相邻有源单元立柱结构的末端。 上述的方法，从与边缘环交叉的锐角边的末端，除去一个切口。上述的方法，边缘环在与末端交叉的锐角边处较窄。本专利技术还提供一种超级结器件，包括:一个掺杂层；一个有源单元区，具有多个形成在掺杂层中的有源单元立柱结构；以及一个终止区，具有一个或多个终止立柱结构，形成在有源单元区周围的掺杂层中，其中所述有源单元立柱结构和终止立柱结构的特征在于，包括剂量为Qinip的第一导电类型掺杂物，其中所述掺杂层的特征在于，包括厚度为t以及与第一导电类型掺杂物的电荷类型相反的每单位体积上掺杂密度为M的第二导电类型的掺杂物；其中设计有源单 元结构立柱结构的布局，使第一导电类型掺杂物的电荷，与有源单元区的掺杂层中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡；其中设计终止立柱结构附近的有源单元立柱结构末端的拐角布局，使末端里的第一导电类型掺杂物的电荷以及终止立柱结构中第一导电类型掺杂物的电荷，与掺杂层的邻近部分中的第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡。上述的超级结器件，末端的布局含有一个边缘环状部分，连接两个或多个相邻有源单元立柱结构的末端。上述的超级结器件，从与边缘环交叉的锐角边的末端，除去一个切口。上述的超级结器件，边缘环在与末端交叉的锐角边处较窄。上述的超级结器件，考虑到拐角的曲率，对终止立柱结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个半导体器件的终止结构，其特征在于，包括：一个通道停止场板，位于半导体材料的边缘附近的半导体材料的表面上，其中通道停止场板利用半导体材料构成一个肖特基型停止通道。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：管灵鹏，安荷·叭剌，朱廷刚，马督儿·博德，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：