專利名稱：超級(jí)結(jié)器件及制造方法
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；本發(fā)明還涉及一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法。
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。 在美國(guó)專利US5216275中，以上的交替排列的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層是與N+襯底相連的；在美國(guó)專利US6630698B1中，中間的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層與N+襯底可以有大于O的間隔。
現(xiàn)有技術(shù)中，P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層的形成一種是通過外延成長(zhǎng)然后進(jìn)行光刻和注入，多次反復(fù)該過程得到需要的厚度的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層，這種工藝在600V以上的MOSFET中，一般需要重復(fù)5次以上，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期長(zhǎng)。另一種是通過一次生長(zhǎng)一種類型的需要厚度的外延之后，進(jìn)行溝槽的刻蝕，之后在溝槽中填入相反類型的硅；該方法工藝成本和工藝周期短；但如果該薄層與襯底之間有一定的厚度，由于溝槽的刻蝕有一定的工藝變化，溝槽深度也就易于發(fā)生變化，因此造成器件反向擊穿電壓變化范圍較大。特別是在溝槽底部與N+襯底的距離小于一定的數(shù)值時(shí)，不僅器件的擊穿電壓隨工藝變化的易于發(fā)生較大的變化，而且器件的抗電流沖擊能力如單次脈沖雪崩擊穿能量(FAS)也發(fā)生大的變化，從而大大影響器件的一致性。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，能提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力的一致 性，從而能整體提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力。為此，本發(fā)明還提供一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法。
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，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)包含多個(gè)交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；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，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周且交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層。所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述P型薄層都不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度，這里的過渡區(qū)是指從N+硅基片電阻率平坦部分到N外延層電阻率平坦部分之間的區(qū)域。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層都和所述N+硅基片接觸。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層都不和所述N+硅基片接觸，且所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的部分所述P型薄層和所述N+硅基片接觸； 所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的不和所述N+硅基片接觸的所述P型薄層的深度小于和所述N+硅基片接觸的所述P型薄層的深度。至少所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的最外周的兩個(gè)所述P型薄層不和所述N+硅基片接觸。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的第一種超級(jí)結(jié)器件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，所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽都不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。
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)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域。
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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。
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。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，在步驟二的光刻工藝中采用的光刻版至少包括所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的溝槽寬度的尺寸相同；或者，所述電流流動(dòng)區(qū)中的溝槽寬度小于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的溝槽寬度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的第二種超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片上形成第一 N型硅外延層，所述第一 N型硅外延層的厚度大于等于所述第一N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第一 N型硅外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)都位于終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中、而不位于電流流動(dòng)區(qū)中；所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述 N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除；
步驟二、在所述第一N型硅外延層上形成第二N型硅外延層；在所述第二N型硅外延層上形成所述電流流動(dòng)區(qū)的P型背柵以及所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)；利用光刻刻蝕在所述第二 N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一 P型薄層接觸；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽的底部和所述N+ 硅基片表面之間的距離都大于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；
步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去掉，由形成于所述溝槽中所述P型硅組成第二P型薄層；在形成有所述第一P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一N型硅外延層和所述第二N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層；
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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域；
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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)間的所述第二 N型硅外延層上、且所述多晶硅場(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)板的延伸部分和其底部的所述第二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；
步驟十一、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。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中是通過光刻工藝形成的光刻膠窗口定義出所述P型注入?yún)^(qū)，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所有所述P型薄層的位置處都形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口 ；或者，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的最外周的兩個(gè)所述P型薄層的位置處未形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的其它所有所述P型薄層的位置處都形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的第三種超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片上形成第三 N型硅外延層，所述第三N型硅外延層的厚度大于等于所述第三N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第三N型硅外延層上定義出第三P型注入?yún)^(qū)，所述第三P型注入?yún)^(qū)都位于終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中、而不位于電流流動(dòng)區(qū)中；所述第三P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述第三P型注入?yún)^(qū)的所述第三N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第三P型薄層、所述第三P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除。
步驟二、在所述第三N型硅外延層上形成第四N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第四N型硅外延層上定義出第四P型注入?yún)^(qū)，所述第四P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中；形成所述第四P型注入?yún)^(qū)的位置包括所述電流流動(dòng)區(qū)中的所有將要形成所述P型薄層的位置處、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的形成有所述第三P 型薄層的位置處；在所述第四P型注入?yún)^(qū)的所述第四N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第四P型薄層；所述第四P型薄層和其底部的下層P型薄層接觸。
步驟三、在所述第四N型硅外延層上形成第五N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第五N型硅外延層上定義出第五P型注入?yún)^(qū)，所述第五P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第五P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第五P型注入?yún)^(qū)的所述第五N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第五P型薄層；所述第五P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸。
步驟四、重復(fù)步驟三的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層的總厚度滿足工藝要求，各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
步驟五、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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域。
步驟六、在形成有步驟一至步驟五的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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。
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。
進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中是通過光刻工藝形成的光刻膠窗口定義出所述第三P 型注入?yún)^(qū)，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所有所述P型薄層的位置處都形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口 ；或者，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的最外周的兩個(gè)所述P型薄層的位置處未形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的其它所有所述 P型薄層的位置處都形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的第四種超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片上形成第六N型硅外延層，所述第六N型硅外延層的厚度大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第六N型硅外延層上定義出第六P型注入?yún)^(qū)，所述第六P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第六P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成P型薄層的位置處；在所述第六P型注入?yún)^(qū)的所述第六N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第六P型薄層，所有的所述第六P型薄層都不和所述N+硅基片接觸、且所有的所述第六P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；將所述光刻膠去除。
步驟二、在所述第六N型硅外延層上形成第七N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第七N型硅外延層上定義出第七P型注入?yún)^(qū)，所述第七P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第七P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第七P型注入?yún)^(qū)的所述第七N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第七P型薄層，所述第七P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸。
步驟三、重復(fù)步驟二的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層的總厚度滿足工藝要求，各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域。
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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。
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)明超級(jí)結(jié)器件通過將電流流動(dòng)區(qū)的P型薄層的底部設(shè)置為和N+硅基片相隔一大于N型硅外延層和N+硅基片間的過渡區(qū)的厚度的距離，能提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力的一致性，從而能整體提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力。


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N型硅外延層和N+硅基片間電阻率曲線；
圖3-圖10是本發(fā)明實(shí)施例一至八超級(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)施方式
如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件的俯視圖一。在俯視圖上，本發(fā)明實(shí)施例可以分為I區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。I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也即形成于所述電流流動(dòng)區(qū)中的P型薄層、所述N型區(qū)域也即形成于所述電流流動(dòng)區(qū)中的N 型薄層；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I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I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)24—般與I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(chǎng)急劇變化的多晶場(chǎng)板片Pl和金屬場(chǎng)板P2，以及P型柱23 ；2 區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2。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)，所述P型柱23也即形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的P型薄層、所述 N型柱也即形成于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的N型薄層；3區(qū)中有金屬場(chǎng)板P2，3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2 ；3區(qū)中可以有P型環(huán)24也可以沒有，有P型環(huán)24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)24、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)。圖1中所述電流流動(dòng)區(qū)的所述P型區(qū)域25都為條狀結(jié)構(gòu)。所述電流流動(dòng)區(qū)也能由二維排列的呈方形、六邊形或八邊形或其它形狀的P型區(qū)域25組成。
圖1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(zhǎng)為O. 3 O. 5a的方型P型孔。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件的N型硅外延層和N+硅基片間電阻率曲線；本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)器件形成后， 從所述N型硅外延層2到N+硅基片I即襯底間會(huì)存在一個(gè)過渡區(qū)，所述過渡區(qū)中的摻雜濃度處于所述N+硅基片I和所述N型硅外延層2之間。所述N+ 硅基片I區(qū)域的摻雜濃度是均勻的，所述N+硅基片I區(qū)域的摻雜濃度大于1E19CM_3。所述 N型硅外延層2的摻雜濃度要小于5E16CM_3。在外延淀積的高溫過程中，以及外延形成后的其他高溫工藝中-如推阱工藝，溝槽的重新填充工藝，柵氧化等工藝，所述N+硅基片I區(qū)域中的雜質(zhì)會(huì)往所述N型硅外延層2中擴(kuò)散，從而在所述N型硅外延層2中形成一個(gè)濃度連續(xù)變化的所述過渡區(qū)。如圖2所示，X軸為從所述N型硅外延層2到所述N+硅基片I的位置坐標(biāo)，Y軸為電阻率的坐標(biāo)；所述N型硅外延層2的厚度為T、所述過渡區(qū)的厚度為T0，所述過渡區(qū)的電阻率連續(xù)下降。
如圖3所示，是本發(fā)明實(shí)施例一超級(jí)結(jié)器件的沿圖1中AA’的截面圖。在一 N+硅基片I上形成有一 N型硅外延層2，I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51b 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?jī)蓚?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I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(chǎng)板Pl以及金屬場(chǎng)板P2 ；2區(qū)和3 區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2，本發(fā)明實(shí)施例一中設(shè)置了 5個(gè)所述金屬場(chǎng)板P2。
所述P型柱23在2區(qū)為形成于溝槽42中的P型柱52b、3區(qū)內(nèi)側(cè)的P型柱23為形成于溝槽43中的P型柱53b、3區(qū)外側(cè)的P型柱23為形成于溝槽44中的P型柱54b。所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b都是由填充于溝槽中的P型硅組成。各所述P型柱52b、53b、54b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即所述P型柱 51b和所述溝道截止環(huán)21間。
所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b和其鄰近的N型硅外延層2組成多個(gè)交替排列的P型薄層和N型薄層。所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P 型柱54b的底部和所述N+硅基片I表面之間的距離都大于所述N型硅外延層2和所述N+ 硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度。即圖3中所述N型硅外延層2的厚度為T、所述過渡區(qū)為 TO (參考圖2)，所述P型柱51b的底部到所述N型硅外延層2的上表面的距離為Tl、所述P 型柱52b的底部到所述N型硅外延層2的上表面的距離為T2、所述P型柱53b的底部到所述N型硅外延層2的上表面的距離為T3。
本發(fā)明實(shí)施例一超級(jí)結(jié)器件為一個(gè)源漏擊穿電壓(BVDS)為600V的器件，所述N+ 硅基片I的電阻率為O. 001歐姆·厘米 O. 003歐姆·厘米，所述N+硅基片I的摻雜濃度大于1E19CM_3。所述N型硅外延層2的厚度T = 45微米、電阻率為4歐姆·厘米，經(jīng)過整個(gè)工藝過程后，所述N+硅基片I中的雜質(zhì)擴(kuò)散到所述N型硅外延層2中形成的過渡區(qū)厚度 TO約5微米。T1、T2和Τ3相等且都為35微米，所述P型柱51b、P型柱52b、P型 柱53b和 P型柱54b即所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片I的距離都為10微米，大于所述過渡區(qū)的厚度。
所述P型環(huán)24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)24覆蓋有多個(gè)所述P型柱52b。所述P型環(huán)24的摻雜濃度大于所述P型柱52b的摻雜濃度。所述P型環(huán)24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52b和一個(gè)相鄰的所述N型柱。所述P型環(huán)24的雜質(zhì)工藝條件和所述P型背柵3的雜質(zhì)工藝條件相同即所述P型環(huán)24和所述P型背柵3是同時(shí)注入形成，所述P型環(huán)24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54b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。
所述多晶硅場(chǎng)板Pl形成于所述終端介質(zhì)膜6上，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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。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52b。所述多晶硅場(chǎng)板Pl和所述多晶硅柵8相連接。
一層間膜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(chǎng)板Pl上，I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(chǎng)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(chǎng)板P2由金屬層13光刻刻蝕而成，各所述金屬場(chǎng)板P2分別位于所述P型環(huán)24上或所述P 型柱53b、54b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(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上即Tll框中的所述金屬場(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上。Tll框中的所述金屬場(chǎng)板P2和源極相相隔一段距離且不連接，Tll框中的所述金屬場(chǎng)板P2的一部分完全覆蓋了所述P型環(huán)24。所述多晶硅場(chǎng)板Pl和位于其上所述金屬場(chǎng)板P2不相連， 兩者間也可以通過一接觸孔10相連。從Tll框到所述溝道截止環(huán)21之間的所述金屬場(chǎng)板 P2都為懸浮式結(jié)構(gòu)。
所述柵氧7的厚度為800埃 1200埃，所述多晶硅場(chǎng)板Pl和所述多晶硅柵8的厚度為3000埃 10000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。
2區(qū)中的所述P型環(huán)24下由所述P型柱52b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I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I區(qū)中的所述P型區(qū)和所述N型區(qū)的寬度比值；本發(fā)明是實(shí)施例中I區(qū)、2區(qū)和3區(qū)中的所述P型柱的寬度都為5微米和所述N型柱的寬度都為10微米。
3區(qū)中的所述P型柱53b、54b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)上也形成有金屬場(chǎng)板P2、 也可以形成有多晶硅場(chǎng)板Pl，可以有P型環(huán)、也可以沒有P型環(huán)。
在3區(qū)的最外端的所述溝道截止環(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(chǎng)板P2、并通過接觸孔10和所述金屬場(chǎng)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(chǎng)板P2不連接從而使該金屬場(chǎng)板P2懸浮，該金屬場(chǎng)板P2也可以設(shè)置多晶硅場(chǎng)板P1，本發(fā)明實(shí)施例一中未設(shè)置多晶娃場(chǎng)板Pl。
如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例二超級(jí)結(jié)器件的沿圖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)別是所述電流流動(dòng)區(qū)中的所述溝槽41的底部不接觸所述N+硅基片1、且所述溝槽41的底部和所述N+硅基片I表面之間的距離都大于所述N型硅外延層2 和所述N+硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述溝槽42、43和44的底部接觸所述N+硅基片I。使得填充P型硅后，所述電流流動(dòng)區(qū)中的所述P型柱51b的底部都不穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸、且所述P型柱51b的底部和所述N+硅基片I表面之間的距離都大于所述N型硅外延層2和所述N+硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型柱52b、所述P型柱53b和所述P型柱54b的底部都穿透所述N型硅外延層2并和所述N+硅基片I接觸。其中，所述P型柱51b的底部到所述N型硅外延層2的上表面的距離為Tl = 35微米、所述N型硅外延層2的厚度T = 45 微米。
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)別是所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的最外側(cè)的兩個(gè)所述溝槽44的底部不接觸所述N+硅基片1，所述溝槽44的深度即所述溝槽44的底部到所述 N型硅外延層2頂部的距離為T4，T4小于所述N型硅外延層2的厚度T，也小于T2、T3。填充P型硅后，在所述溝槽44中形成的所述P型柱54b的深度小于其鄰近的所述P型柱53b 的深度，能夠進(jìn)一步保持3區(qū)最外端PN結(jié)是緩變的，提高終端的擊穿電壓。
如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例四超級(jí)結(jié)器件的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例四和本發(fā)明實(shí)施例一的區(qū)別是所述N型硅外延層2由第一 N型硅外延層和第二 N型硅外延層組成，所述第一 N型硅外延層位于所述第二 N型硅外延層的底部。所述第一 N型硅外延層的厚度大于等于所述N型硅外延層2和所述N+硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度。
所述電流流動(dòng)區(qū)的所述P型薄層由第二 P型薄層組成，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)中的所述P型薄層由上下連接的第一 P型薄層和第二 P型薄層組成；所述第一 P型薄層由形成于所述第一 N型硅外延層中的P型注入?yún)^(qū)組成。根據(jù)形成的區(qū)域不同，所述第一 P型薄層分為P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a，其中P型注入?yún)^(qū)52a形成于2區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)53a形成于 3區(qū)中內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的位置，P型注入?yún)^(qū)54a形成于3區(qū)中外側(cè)的位置。 所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a都穿過所述第一 N型硅外延層并和所述N+硅基片I接觸。所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和 54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CM—2 1E16CM—2、采用一次注入或多次不同條件的注入。
所述第二 P型薄層在I區(qū)為形成于溝槽41中的P型柱51b、在2區(qū)為形成于溝槽 42中的P型柱52b、在3區(qū)內(nèi)側(cè)為形成于溝槽43中的P型柱53b、在3區(qū)外側(cè)為形成于溝槽 44中的P型柱54b。P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b的底部穿透所述第二 N型硅外延層并分別和所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a相連接，最后通過所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和 54a和所述N+硅基片I接觸。所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b都是由填充于溝槽中的P型硅組成。所述P型柱51b的底部和所述N+硅基片表面之間相隔一所述第一 N型硅外延層，所以所述P型柱51b的底部和所述N+硅基片表面之間的距離要大于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。
如圖7所示，是本發(fā)明實(shí)施例五超級(jí)結(jié)器件的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例五和本發(fā)明實(shí)施例四的區(qū)別是3區(qū)的最外側(cè)的兩個(gè)所述P型薄層也是只由第二 P型薄層即所述P型柱54b組成，即3區(qū)最外側(cè)的兩個(gè)所述P型薄層中不含有所述P型注入?yún)^(qū) 54a。
如圖8所示，是本發(fā)明實(shí)施例六超級(jí)結(jié)器件的沿圖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)別是所述N型硅外延層2由多層N型硅外延層疊加而成。所述電流流動(dòng)區(qū)即I區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)即2區(qū)和3區(qū)的P型薄層由多層P型注入?yún)^(qū)51c、 52c、53c和54c疊加而成。所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片I的距離都大于所述過渡區(qū)的厚度。所述P型注入?yún)^(qū)51c、52c、53c和54c的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CM_2 1E16CM_2、采用一次注入或多次不同條件的注入。
如圖9所示，是本發(fā)明實(shí)施例七超級(jí)結(jié)器件的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例七和本發(fā)明實(shí)施例六的區(qū)別是1區(qū)的P型薄層由多層P型注入?yún)^(qū)51c疊加而成；2區(qū)和3區(qū)的P型薄層由多層P型注入?yún)^(qū)52c、53c和54c以及分別再疊加一 P型注入?yún)^(qū)52a、53a 和54a而成。所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a處于最底層N型娃外延層中，并和所述N+娃基片I接觸連接，最后形成的2區(qū)和3區(qū)的P型薄層都和所述N+硅基片I接觸。
如圖10所示，是本發(fā)明實(shí)施例八超級(jí)結(jié)器件的沿圖1中AA’的截面圖。本發(fā)明實(shí)施例八和本發(fā)明實(shí)施例七的區(qū)別是在3區(qū)的最外側(cè)的兩個(gè)P型薄層不包括最底層的所述 P型注入?yún)^(qū)54a、以及次底層P型注入?yún)^(qū)54c，最后使3區(qū)的最外側(cè)的兩個(gè)P型薄層和所述 N+硅基片I相隔一段距離。
如圖3 圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例一所述超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片I上形成N型硅外延層2，所述N型硅外延層2的厚度T約為45微米；在所述N型硅外延層2上形成電流流動(dòng)區(qū)即I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。所述N+硅基片I的電阻率為O. 001歐姆·厘米 O. 003歐姆·厘米， 所述N+硅基片I的摻雜濃度大于1E19CIT3。
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I區(qū)即所述電流流動(dòng)區(qū)的溝槽41、和2區(qū)和3區(qū)即所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的溝槽42、43和44，所有所述溝槽41都不和所述N+硅基片接觸，且所有所述溝槽41的底部和所述N+硅基片I表面之間的距離都大于所述N型硅外延層2和所述N+硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度TO，TO約為5微米。
如圖3所示，全部所述溝槽41、42、43和44的深度T1、T2和T3的都約為35微米。 所述溝槽41、42、4 3和44和所述N+硅基片I表面之間的距離都約為10微米。光刻工藝中采用的光刻版的所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的溝槽寬度的尺寸相同且都設(shè)置為5微米，相鄰溝槽的間距即溝槽步進(jìn)設(shè)置10微米。
如圖4所示，所述溝槽41的深度Tl約為35微米。全部所述溝槽42、43和44的底部都和所述N+硅基片接觸。光刻工藝能利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同深度的溝槽的形成，即在所述電流流動(dòng)區(qū)即I區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)采用不同的溝槽橫向尺寸和溝槽步進(jìn)，例如1區(qū)中溝槽41的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和10 微米，2區(qū)和3區(qū)中所述溝槽42、43和44的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為7微米和14微米，2區(qū)最里側(cè)溝槽和I區(qū)最外側(cè)溝槽的間距為12微米；利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)，在5微米寬的溝槽41深度達(dá)到35微米時(shí)，7微米寬的溝槽42、43和44的深度已經(jīng)超過46微米、并接觸到了所述N+硅基片I。
如圖5所示，包括三種不同深度的溝槽，所述溝槽41的深度Tl約為35微米，全部所述溝槽42、43都和所述N+硅基片接觸，最外側(cè)的兩個(gè)所述溝槽44的底部不和所述N+硅基片接觸。兩個(gè)所述溝槽44的深度Τ4小于所述溝槽42、43的深度Τ2和Τ3，Τ2和Τ3等于Τ。光刻工藝能利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同深度的溝槽的形成，即在所述電流流動(dòng)區(qū)即I區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的區(qū)域即2區(qū)和3區(qū)采用不同的溝槽橫向尺寸和溝槽步進(jìn)，例如1區(qū)中溝槽41的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為5微米和10微米，2區(qū)和3區(qū)中所述溝槽42、43的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為7微米和14微米，2區(qū)最里側(cè)溝槽和I區(qū)最外側(cè)溝槽的間距為12微米，3區(qū)最外側(cè)的兩個(gè)所述溝槽44的寬度和步進(jìn)設(shè)置分別為3微米和3微米， 3區(qū)所述最外側(cè)的兩個(gè)窄所述溝槽44中的里側(cè)溝槽和其里側(cè)鄰近的寬的所述溝槽43的間距為8. 5微米；利用刻蝕的微負(fù)載效應(yīng)，在5微米寬的溝槽41深度達(dá)到35微米時(shí)，7微米寬的溝槽42、43的深度已經(jīng)超過46微米、并接觸到了所述N+硅基片1，兩個(gè)最外側(cè)的溝槽 44的深度為20微米，這樣最外端的PN結(jié)有一個(gè)緩變的過程，提高器件終端的擊穿電壓。
步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述N型外延層2表面的硅去掉，從而在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。所述P型薄層即為所述P型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b。
步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I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)。淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層7A ;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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域，在圖3至圖5中，所述第二介質(zhì)層7A都覆蓋了 2區(qū)中的所述P型柱52b。
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面如所述第二介質(zhì)層7A上、所述終端介質(zhì)膜6上、以及未被所述第二介質(zhì)層7A和所述終端介質(zhì)膜6覆蓋的所述P型薄層和所述N型薄層上形成柵氧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(chǎng)板P1， 所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板Pl的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層即2區(qū)中的所述P型柱52b，所述多晶硅場(chǎng)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。
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I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(chǎng)板P2，各所述金屬場(chǎng)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52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個(gè)所述金屬場(chǎng)板P2即Tl框圖中的所述金屬場(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2時(shí)，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場(chǎng)板P2的步驟。
步驟^^一、對(duì)所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。
步驟十二、在所述N+硅基片I背面生長(zhǎng)背面金屬層14并形成漏極。
如圖6 圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例二所述超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片I上形成第一 N型硅外延層，所述第一 N型硅外延層的厚度大于等于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度即5微米。所述N+硅基片I的電阻率為O. 001歐姆 厘米 O. 003歐姆 厘米，所述N+硅基片I的摻雜濃度大于1E19CM'通過光刻工藝用光刻膠即用光刻膠形成的光刻膠窗口在所述第一 N型娃外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片I接觸，將所述光刻膠去除。所述P型注入?yún)^(qū)的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、 53a和54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CIT2 1E16CM'采用一次注入或多次不同條件的注入。
如圖6所示，在2區(qū)和3區(qū)中都定義有所述P型注入?yún)^(qū)并形成有所述第一 P型薄層、I區(qū)中沒有定義。所述第一 P型薄層分為P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a，其中P型注入?yún)^(qū) 52a形成于2區(qū)中，P型注入?yún)^(qū)53a形成于3區(qū)中內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的位置，P型注入?yún)^(qū)54a 形成于3區(qū)中外側(cè)的位置。所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a都穿過所述第一 N型硅外延層并和所述N+硅基片I接觸。
如圖7所示，在I區(qū)中和3區(qū)的外側(cè)即遠(yuǎn)離2區(qū)的一側(cè)沒有定義所述P型注入?yún)^(qū) 51a和54a，在2區(qū)中和3區(qū)的內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的一側(cè)都定義有所述P型注入?yún)^(qū)52a和53a， 所以只在2區(qū)和3區(qū)的內(nèi)側(cè)形成有所述第一 P型薄層。
步驟二、在所述第一 N型硅外延層上形成第二 N型硅外延層，由所述第一 N型硅外延層和所述第二 N型硅外延層組成N型硅外延層2，所述N型硅外延層2的厚度T保持為 45微米左右。在所述第二 N型硅外延層上形成電流流動(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。利用光刻刻蝕在所述第二 N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述 P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一 P型薄層接觸；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片I接觸、且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。其中，在 所述電流流動(dòng)區(qū)即I區(qū)形成的為溝槽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)形成的為溝槽42、43和44。
如圖6所示，所述溝槽42、43和44的底部都和所述第一 P型薄層接觸，即分別和所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a接觸。由于未形成所述P型注入?yún)^(qū)51a，所述溝槽41的底部不和所述第一 P型薄層接觸、也不和所述N+硅基片I接觸。
如圖7所示，所述溝槽42和43的底部都和所述第一 P型薄層接觸，即分別和所述 P型注入?yún)^(qū)52a、53a接觸。由于未形成所述P型注入?yún)^(qū)51a和54a，所述溝槽41和44的底部不和所述第一 P型薄層接觸、也不和所述N+硅基片I接觸。
步驟三、在所述溝槽41、42、43和44中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去掉，由形成于所述溝槽41、42、43和44中所述P型硅組成第二 P型薄層即為所述P 型柱51b、P型柱52b、P型柱53b和P型柱54b。在形成有所述第一 P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一 N型硅外延層和所述第二 N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I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)。淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層7A ;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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域，在圖6至圖7中，所述第二介質(zhì)層7A都覆蓋了 2區(qū)中的所述P型柱52b。
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面如所述第二介質(zhì)層7A上、所述終端介質(zhì)膜6上、以及未被所述第二介質(zhì)層7A和所述終端介質(zhì)膜6覆蓋的所述P型薄層和所述N型薄層上形成柵氧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(chǎng)板P1， 所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板Pl的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層即2區(qū)中的所述P型柱52b，所述多晶硅場(chǎng)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。
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I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(chǎng)板P2，各所述金屬場(chǎng)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52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個(gè)所述金屬場(chǎng)板P2即Tl框圖中的所述金屬場(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2時(shí)，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場(chǎng)板P2的步驟。
步驟十一、對(duì)所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。
步驟十二、在所述N+硅基片I背面生長(zhǎng)背面金屬層14并形成漏極。
如圖9和圖10所示，本發(fā)明實(shí)施例三所述超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片上I形成第三N型硅外延層，所述第三N型硅外延層的厚度為10微米，大于等于所述第三N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度即5微米。所述N+硅基片I的電阻率為O. 001歐姆·厘米 O. 003歐姆·厘米，所述N+硅基片 I的摻雜濃度大于1E19CM_3。通過光刻工藝用光刻膠在所述第三N型硅外延層上定義出第三P型注入?yún)^(qū)，所述第三P型注入?yún)^(qū)都位于終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中、而不位于電流流動(dòng)區(qū)中； 所述第三P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述N+硅基片I接觸的部分所述 P型薄層的底部區(qū)域，在所述第三P型注入?yún)^(qū)的所述第三N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第三P型薄層、所述第三P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除。所述第三P型注入?yún)^(qū)的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CM_2 1E16CM_2、采用一次注入或多次不同條件的注入。
如圖9所示，在2區(qū)和3區(qū)中都定義有所述第三P型注入?yún)^(qū)并形成有所述第三P型薄層、I區(qū)中沒有定義。所述第三P型薄層分為第三P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a，其中第三 P型注入?yún)^(qū)52a形成于2區(qū)中，第三P型注入?yún)^(qū)53a形成于3區(qū)中內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的位置， 第三P型注入?yún)^(qū)54a形成于3區(qū)中外側(cè)的位置。所述第三P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a都穿過所述第三N型硅外延層并和所述N+硅基片I接觸。
如圖10所示，在I區(qū)中和3區(qū)的外側(cè)即遠(yuǎn)離2區(qū)的一側(cè)沒有定義所述P型注入?yún)^(qū) 51a和54a，在2區(qū)中和3區(qū)的內(nèi)側(cè)即靠近2區(qū)的一側(cè)都定義有所述P型注入?yún)^(qū)52a和53a， 所以只在2區(qū)和3區(qū)的內(nèi)側(cè)形成有所述第三P型薄層。
步驟二、在所述第三N型硅外延層上形成厚度為8微米第四N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第四N型硅外延層上定義出第四P型注入?yún)^(qū)，所述第四P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中；形成所述第四P型注入?yún)^(qū)的位置包括所述電流流動(dòng)區(qū)中的所有將要形成所述P型薄層的位置處、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的形成有所述第三P型薄層的位置處；在所述第四P型注入?yún)^(qū)的所述第四N型硅外延層中注入P 型雜質(zhì)并形成第四P型薄層；所述第四P型薄層和其底部的下層P型薄層接觸。所述第四 P型注入?yún)^(qū)的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CM_2 1E16CM_2、采用一次注入或多次不同條件的注入。
如圖9所示，第四P型薄層的第四P型注入?yún)^(qū)在所述I區(qū)和2區(qū)和3區(qū)中都有形成。I區(qū)中的第四P型薄層和所述N+硅基片I相隔一段距離，該距離大于所述第三N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度即5微米。2區(qū)和3區(qū)中的所述第四P型薄層通過其下層P型薄層即所述第三P型薄層和所述N+硅基片I接觸。
如圖10所示，第四P型薄層的第四P型注入?yún)^(qū)在所述I區(qū)和2區(qū)和3區(qū)內(nèi)側(cè)中都有形成，在所述3區(qū)的外側(cè)沒有形成即在所述第三P型注入?yún)^(qū)54a上沒有形成所述第四P 型注入?yún)^(qū)。I區(qū)中的第四P型薄層和所述N+硅基片I相隔一段距離，該距離大于所述第三 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度即5微米。2區(qū)和3區(qū)內(nèi)側(cè)中的所述第四P型薄層通過其下層P型薄層即所述第三P型薄層和所述N+硅基片I接觸。
步驟三、在所述第四N型硅外延層上形成厚度為7微米的第五N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第五N型硅外延層上定義出第五P型注入?yún)^(qū)，所述第五P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第五P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第五P型注入?yún)^(qū)的所述第五N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第五P型薄層；所述第五P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸。 所述第五P型注入?yún)^(qū)的P型雜質(zhì)能為B、BF2或其它P型雜質(zhì)；所述P型注入?yún)^(qū)52a、53a和 54a采用離子注入形成，注入能量為5KEV 500KEV，劑量為1E14CM—2 1E16CM—2、采用一次注入或多次不同條件的注入。
如圖9和圖10所示，所述第五P型薄層的第五P型注入?yún)^(qū)在所述I區(qū)和2區(qū)和3 區(qū)中都有形成。
圖10中的3區(qū)外側(cè)的所述第五P型薄層和所述N+硅基片I相隔一段距離。
步驟四、重復(fù)步驟三的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層2的總厚度滿足工藝要求，本發(fā)明實(shí)施例三中所述N型硅外延層2的總厚度為45微米，所以能再重復(fù)步驟三3次，每次的子層N型硅外延層厚度分別為 7微米、7微米和6微米。各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
如圖9，I區(qū)的所述P型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)51c疊加而成。2區(qū)的所述P 型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)52a和52c疊加而成。3區(qū)內(nèi)側(cè)的所述P型薄層是各層所述 P型注入?yún)^(qū)53a和53c疊加而成。3區(qū)外側(cè)的所述P型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)54a和 54c疊加而成。
如圖10，I區(qū)的所述P型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)51c疊加而成。2區(qū)的所述P 型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)52a和52c疊加而成。3區(qū)內(nèi)側(cè)的所述P型薄層是各層所述 P型注入?yún)^(qū)53a和53c疊加而成。3區(qū)外側(cè)的所述P型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)54c疊加而成。
步驟五、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I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)。淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層7A ;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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域，所述第二介質(zhì)層7A都覆蓋了 2區(qū)中的所述P型柱52b。
步驟六、在形成有步驟一至步驟五的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面如所述第二介質(zhì)層7A上、所述終端介質(zhì)膜6上、以及未被所述第二介質(zhì)層7A和所述終端介質(zhì)膜6覆蓋的所述P型薄層和所述N型薄層上形成柵氧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(chǎng)板P1， 所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板Pl的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層即2區(qū)中的 所述P型柱52b，所述多晶硅場(chǎng)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。
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I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(chǎng)板P2，各所述金屬場(chǎng)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52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個(gè)所述金屬場(chǎng)板P2即Tl框圖中的所述金屬場(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和 3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2時(shí)，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場(chǎng)板P2的步驟。
步驟十二、對(duì)所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。
步驟十三、在所述N+硅基片I背面生長(zhǎng)背面金屬層14并形成漏極。
如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例四所述超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟
步驟一、在一 N+硅基片上I形成第六N型硅外延層，所述第六N型硅外延層的厚度為18微米，大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片I之間的過渡區(qū)的厚度即5微米。所述N+硅基片I的電阻率為O. 001歐姆·厘米 O. 003歐姆·厘米，所述N+硅基片 I的摻雜濃度大于1E19CM_3。通過光刻工藝用光刻膠在所述第六N型硅外延層上定義出第六P型注入?yún)^(qū)，所述第六P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第六P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成P型薄層的位置處；在所述第六P型注入?yún)^(qū)的所述第六N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第六P型薄層，所有的所述第六P型薄層都不和所述N+硅基片接觸、且所有的所述第六P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；將所述光刻膠去除。
步驟二、在所述第六N型硅外延層上形成厚度為7微米的第七N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第七N型硅外延層上定義出第七P型注入?yún)^(qū)，所述第七P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第七P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第七P型注入?yún)^(qū)的所述第七N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第七P型薄層，所述第七P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸。
步驟三、重復(fù)步驟二的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層 和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層2的總厚度滿足工藝要求，本發(fā)明實(shí)施例四中所述N型硅外延層2的總厚度T為45微米，所以能再重復(fù)步驟三3次，每次的子層N型硅外延層厚度分別為7微米、7微米和6微米。各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層。
如圖8所示，I區(qū)、2區(qū)和3區(qū)的所述P型薄層是各層所述P型注入?yún)^(qū)5lc、52c、53c 和54c疊加而成。各層所述P型注入?yún)^(qū)51c、52c、53c和54c的深度分別為T1、T2、T3和Τ4， 比厚度T小5微米以上。
步驟四、淀積介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕將I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)。淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層7Α ;所述第二介質(zhì)層7Α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7Α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7Α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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域，所述第二介質(zhì)層7Α都覆蓋了 2區(qū)中的所述P型柱52b。
步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面如所述第二介質(zhì)層7A上、所述終端介質(zhì)膜6上、以及未被所述第二介質(zhì)層7A和所述終端介質(zhì)膜6覆蓋的所述P型薄層和所述N型薄層上形成柵氧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(chǎng)板P1， 所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板Pl的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層即2區(qū)中的所述P型柱52b，所述多晶硅場(chǎng)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。
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I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(chǎng)板P2，各所述金屬場(chǎng)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52b、53b和54b上的所述層間膜9上，其中一個(gè)所述金屬場(chǎng)板P2即Tl框圖中的所述金屬場(chǎng)板P2完全覆蓋于所述臺(tái)階結(jié)構(gòu)上。由于在2區(qū)和3區(qū)中也可以不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2，當(dāng)2區(qū)和3區(qū)中不設(shè)置所述金屬場(chǎng)板P2時(shí)，本步驟中就不需要采用形成所述金屬場(chǎng)板P2的步驟。
步驟^^一、對(duì)所述N+硅基片I進(jìn)行背面減薄。
步驟十二、在所述N+硅基片I背面生長(zhǎng)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，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)包含多個(gè)交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；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，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周且交替排列的形成于所述N型硅外延層中的P型薄層和N型薄層；其特征在于 所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述P型薄層都不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件，其特征在于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層都和所述N+硅基片接觸。
3.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件，其特征在于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層都不和所述N+硅基片接觸，且所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的所有所述P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述超級(jí)結(jié)器件，其特征在于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的部分所述P型薄層和所述N+硅基片接觸；所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的不和所述N+硅基片接觸的所述P型薄層的深度小于和所述N+硅基片接觸的所述P型薄層的深度。
5.如權(quán)利要求4所述超級(jí)結(jié)器件，其特征在于至少所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的最外周的兩個(gè)所述P型薄層不和所述N+硅基片接觸。
6.一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法，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，所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽都不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度； 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)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層； 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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域； 步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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、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； 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。
7.如權(quán)利要求6所述的超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于在步驟二的光刻工藝中采用的光刻版至少包括所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的溝槽寬度的尺寸相同；或者，所述電流流動(dòng)區(qū)中的溝槽寬度小于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的溝槽寬度。
8.一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、在一 N+硅基片上形成第一 N型硅外延層，所述第一 N型硅外延層的厚度大于等于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第一 N型硅外延層上定義出P型注入?yún)^(qū)，所述P型注入?yún)^(qū)都位于終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中、而不位于電流流動(dòng)區(qū)中；所述P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述P型注入?yún)^(qū)的所述第一 N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第一 P型薄層、所述第一 P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除； 步驟二、在所述第一 N型硅外延層上形成第二 N型硅外延層；在所述第二 N型硅外延層上形成所述電流流動(dòng)區(qū)的P型背柵以及所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的P型環(huán)；利用光刻刻蝕在所述第二 N型硅外延層上形成溝槽，在所有要形成所述P型薄層的位置處都形成有所述溝槽；在形成有所述第一 P型薄層的位置處，所述溝槽位于各所述第一 P型薄層的上部且所述溝槽的底部和所述第一P型薄層接觸；在未形成有所述第一P型薄層的位置處，所述溝槽的底部不和所述N+硅基片接觸，且所述電流流動(dòng)區(qū)的所有所述溝槽的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述第一 N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；步驟三、在所述溝槽中形成P型硅并將所述第二 N型硅外延層表面的硅去掉，由形成于所述溝槽中所述P型硅組成第二P型薄層；在形成有所述第一P型薄層的位置處，由上下相連接的各所述第一 P型薄層和各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；在未形成有所述第一 P型薄層的位置處，由各所述第二 P型薄層組成各所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述第一N型硅外延層和所述第二N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層； 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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域； 步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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)間的所述第二N型硅外延層上、且所述多晶硅場(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)板的延伸部分和其底部的所述第二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、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； 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。
9.如權(quán)利要求8所述的超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于步驟一中是通過光刻工藝形成的光刻膠窗口定義出所述P型注入?yún)^(qū)，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所有所述P型薄層的位置處都形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口 ；或者，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的最外周的兩個(gè)所述P型薄層的位置處未形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的其它所有所述P型薄層的位置處都形成有所述P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口。
10.一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、在一 N+硅基片上形成第三N型硅外延層，所述第三N型硅外延層的厚度大于等于所述第三N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第三N型硅外延層上定義出第三P型注入?yún)^(qū)，所述第三P型注入?yún)^(qū)都位于終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中、而不位于電流流動(dòng)區(qū)中；所述第三P型注入?yún)^(qū)為將要形成的P型薄層中底部會(huì)和所述N+硅基片接觸的部分所述P型薄層的底部區(qū)域，在所述第三P型注入?yún)^(qū)的所述第三N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第三P型薄層、所述第三P型薄層和所述N+硅基片接觸，將所述光刻膠去除； 步驟二、在所述第三N型硅外延層上形成第四N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第四N型硅外延層上定義出第四P型注入?yún)^(qū)，所述第四P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中；形成所述第四P型注入?yún)^(qū)的位置包括所述電流流動(dòng)區(qū)中的所有將要形成所述P型薄層的位置處、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域中的形成有所述第三P型薄層的位置處；在所述第四P型注入?yún)^(qū)的所述第四N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第四P型薄層；所述第四P型薄層和其底部的下層P型薄層接觸； 步驟三、在所述第四N型硅外延層上形成第五N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第五N型硅外延層上定義出第五P型注入?yún)^(qū)，所述第五P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第五P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第五P型注入?yún)^(qū)的所述第五N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第五P型薄層；所述第五P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸； 步驟四、重復(fù)步驟三的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層的總厚度滿足工藝要求，各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層； 步驟五、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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域； 步驟六、在形成有步驟一至步驟五的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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、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； 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。
11.如權(quán)利要求10所述的超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于步驟一中是通過光刻工藝形成的光刻膠窗口定義出所述第三P型注入?yún)^(qū)，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的所有所述P型薄層的位置處都形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口 ；或者，在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的最外周的兩個(gè)所述P型薄層的位置處未形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口、所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域的其它所有所述P型薄層的位置處都形成有所述第三P型注入?yún)^(qū)的光刻膠窗口。
12.—種超級(jí)結(jié)器件的制造方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一、在一 N+娃基片上形成第六N型娃外延層,所述第六N型娃外延層的厚度大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；通過光刻工藝用光刻膠在所述第六N型硅外延層上定義出第六P型注入?yún)^(qū)，所述第六P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第六P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成P型薄層的位置處；在所述第六P型注入?yún)^(qū)的所述第六N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第六P型薄層，所有的所述第六P型薄層都不和所述N+硅基片接觸、且所有的所述第六P型薄層的底部和所述N+硅基片表面之間的距離都大于所述第六N型硅外延層和所述N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度；將所述光刻膠去除； 步驟二、在所述第六N型硅外延層上形成第七N型硅外延層；通過光刻工藝用光刻膠在所述第七N型硅外延層上定義出第七P型注入?yún)^(qū)，所述第七P型注入?yún)^(qū)位于所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域和所述電流流動(dòng)區(qū)中，形成所述第七P型注入?yún)^(qū)的位置包括所有將要形成所述P型薄層的位置處；在所述第七P型注入?yún)^(qū)的所述第七N型硅外延層中注入P型雜質(zhì)并形成第七P型薄層，所述第七P型薄層要和其底部的下層P型薄層接觸； 步驟三、重復(fù)步驟二的工藝形成后續(xù)各層N型硅外延層和對(duì)應(yīng)的各層P型薄層，直至各層組成的N型硅外延層的總厚度滿足工藝要求，各層P型薄層連接起來組成所述P型薄層；各所述P型薄層和其鄰近的所述N型硅外延層在所述電流流動(dòng)區(qū)和所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域分別形成交替排列的所述P型薄層和N型薄層； 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)；淀積另一介質(zhì)膜并利用光刻刻蝕在所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)域形成第二介質(zhì)層；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)間的所述第二 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(chǎng)板所覆蓋的所述P薄層的中心區(qū)域； 步驟五、在形成有步驟一至步驟四的結(jié)構(gòu)的所述N+硅基片的正面形成柵氧和多晶硅，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(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)板的延伸部分覆蓋有一個(gè)或多個(gè)所述P型薄層，所述多晶硅場(chǎng)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、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； 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，電流流動(dòng)區(qū)的所有P型薄層都不和N+硅基片接觸，且電流流動(dòng)區(qū)的所有P型薄層的底部和N+硅基片表面之間的距離都大于N型硅外延層和N+硅基片之間的過渡區(qū)的厚度。本發(fā)明還公開了一種超級(jí)結(jié)器件的制造方法。本發(fā)明能提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力的一致性，從而能整體提高器件的反向擊穿電壓和抗過沖電流能力。
文檔編號(hào)H01L29/06GK103000665SQ20111026539
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者肖勝安 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司