本發(fā)明涉及一種終端結(jié)構(gòu),尤其是一種超結(jié)終端結(jié)構(gòu)及其制備方法,屬于半導(dǎo)體器件的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
超結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種新型的mosfet器件,sj(superjunction,超級(jí)結(jié))-mosfet器件不同于傳統(tǒng)mosfet器件,它的漂移區(qū)是由n和p交替的縱向柱所構(gòu)成,在耐壓時(shí),n柱(n-pillar)和p柱(p-pillar)的相互耗盡形成電荷補(bǔ)償效應(yīng),通過引入橫向電場(chǎng),使得縱向電場(chǎng)在漂移區(qū)的分布盡量均勻平緩來提高擊穿電壓,超結(jié)結(jié)構(gòu)由于漂移區(qū)高的摻雜濃度,常規(guī)的終端結(jié)構(gòu)已不再滿足要求,需要提出相匹配的超結(jié)終端結(jié)構(gòu)。
目前,對(duì)于典型的超結(jié)終端結(jié)構(gòu),其技術(shù)方案是和形成元胞結(jié)構(gòu)的超結(jié)相兼容,在進(jìn)行元胞區(qū)超結(jié)制備的同時(shí),在終端區(qū)通過合理的掩膜版設(shè)計(jì)刻蝕出終端的超結(jié)結(jié)構(gòu),終端結(jié)構(gòu)的制備可以和元胞區(qū)同時(shí)完成,不增加額外的掩膜版,終端結(jié)構(gòu)內(nèi)的n柱和p柱的距離會(huì)有很大的變化。終端結(jié)構(gòu)內(nèi)超結(jié)外延的填充和元胞區(qū)同時(shí)完成,摻雜濃度和元胞區(qū)相同,通過柱間距的合理設(shè)計(jì),可以將元胞區(qū)的電力線平緩的過渡到終端邊緣,避免電場(chǎng)集中,從而實(shí)現(xiàn)耐壓。
但上述典型的超結(jié)終端結(jié)構(gòu)中,存在超結(jié)面積比較大,造成芯片面積的浪費(fèi),同時(shí),對(duì)p柱刻蝕的深寬比變化,會(huì)增加工藝的復(fù)雜度,可靠性差。
此外,深槽結(jié)構(gòu)是另一種超結(jié)的終端結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)往往需要結(jié)合微細(xì)加工技術(shù),同時(shí)需要加入p型保護(hù)環(huán)。深槽結(jié)構(gòu)終端的終端面積相對(duì)較小,其在形成元胞區(qū)和終端區(qū)的p柱之后,也利用深槽刻蝕形成溝槽,深槽刻蝕之后填充二氧化硅介質(zhì),在耐壓時(shí),元胞區(qū)表面的耗盡層擴(kuò)散到終端結(jié)構(gòu)并使電力線終止在深槽內(nèi)。
但深槽結(jié)構(gòu)的超結(jié)結(jié)構(gòu)中,需要微加工系統(tǒng)的配合,同時(shí)增加掩膜版的數(shù)量,增加了工藝的復(fù)雜度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,提供一種超結(jié)終端結(jié)構(gòu)及其制備方法,其結(jié)構(gòu)緊湊,與現(xiàn)有工藝兼容,在滿足耐壓的情況下,既節(jié)約了芯片面積,有降低了工藝成本,安全可靠。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案,所述超結(jié)終端結(jié)構(gòu),包括具有兩個(gè)相對(duì)主面的半導(dǎo)體基板,所述兩個(gè)相對(duì)主面包括第一主面以及與第一主面對(duì)應(yīng)的第二主面,第一主面與第二主面間具有第一導(dǎo)電類型襯底以及第一導(dǎo)電類型外延層,第一導(dǎo)電類型外延層位于第一導(dǎo)電類型襯底上方,且第一導(dǎo)電類型外延層鄰接第一導(dǎo)電類型襯底;
在所述第一導(dǎo)電類型外延層的終端區(qū)域內(nèi)設(shè)有終端超結(jié),所述終端超結(jié)包括第二導(dǎo)電類型主結(jié)以及若干呈交替分布的第一導(dǎo)電類型柱與第二導(dǎo)電類型柱;
第一導(dǎo)電類型柱的寬度沿第二導(dǎo)電類型主結(jié)指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大;
在第二導(dǎo)電類型主結(jié)的外圈設(shè)有至少一個(gè)第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán),所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)在第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)位于一第二導(dǎo)電類型柱的頂端,第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)與位于所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)正下方的第二導(dǎo)電類型柱接觸,且同時(shí)與所述正下方第二導(dǎo)電類型柱兩側(cè)的第一導(dǎo)電類型柱接觸;
在第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)以及第二導(dǎo)電類型主結(jié)上均設(shè)置場(chǎng)板,所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)上的場(chǎng)板覆蓋在第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)上,并覆蓋第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)側(cè)上方的保護(hù)層上;第二導(dǎo)電類型主結(jié)上的場(chǎng)板覆蓋在第二導(dǎo)電類型主結(jié)上,并覆蓋在第二導(dǎo)電類型主結(jié)外側(cè)上方的保護(hù)層上,所述保護(hù)層設(shè)置于第一主面上。
所述第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)設(shè)置多個(gè)第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)時(shí),第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)的數(shù)量小于第二導(dǎo)電類型主結(jié)外圈第二導(dǎo)電類型柱的數(shù)量,緊鄰第二導(dǎo)電類型主結(jié)的第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)與第二導(dǎo)電類型主結(jié)間間隔一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型柱;相鄰的第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間也間隔一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型柱;
位于第二導(dǎo)電類型主結(jié)與第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間的第二導(dǎo)電類型柱的頂端、以及位于相鄰第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間的第二導(dǎo)電類型柱的頂端由第一主面上的保護(hù)層覆蓋。
所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)上的場(chǎng)板覆蓋在保護(hù)層上的長度不大于位于所述場(chǎng)板正下方第二導(dǎo)電類型柱與外側(cè)緊鄰所述場(chǎng)板的第二導(dǎo)電類型柱間的距離。
所述保護(hù)層包括二氧化硅層,場(chǎng)板的材料包括導(dǎo)電多晶硅,半導(dǎo)體基板的材料包括硅。
所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)的深度與第二導(dǎo)電類型主結(jié)的深度相一致,且第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)與第二導(dǎo)電類型主結(jié)為同一工藝制造層。
一種超結(jié)終端結(jié)構(gòu)的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:
步驟1、提供所需的半導(dǎo)體基板,所述半導(dǎo)體基板具有兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的主面,所述兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的主面包括第一主面以及與第一主面對(duì)應(yīng)的第二主面,第一主面與第二主面間具有第一導(dǎo)電類型襯底以及鄰接所述第一導(dǎo)電類型襯底的第一導(dǎo)電類型外延層;
步驟2、在第一導(dǎo)電類型外延層的終端區(qū)域內(nèi)設(shè)置所需的第二導(dǎo)電類型柱,以得到所需的終端超結(jié),所述終端超結(jié)中,第一導(dǎo)電類型柱的寬度沿第二導(dǎo)電類型主結(jié)指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大;
步驟3、在半導(dǎo)體基板的第一主面上設(shè)置保護(hù)層,并對(duì)所述保護(hù)層進(jìn)行刻蝕,以得到第二導(dǎo)電類型離子注入窗口,所述第二導(dǎo)電類型離子注入窗口貫通保護(hù)層;
步驟4、利用上述第二導(dǎo)電類型離子注入窗口以及保護(hù)層,向第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)注入所需的第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子,以同時(shí)得到第二導(dǎo)電類型主結(jié)以及所需的第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán);其中,在第二導(dǎo)電類型主結(jié)的外圈設(shè)有至少一個(gè)第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán),所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)在第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)位于一第二導(dǎo)電類型柱的頂端,第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)與位于所述第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)正下方的第二導(dǎo)電類型柱接觸,且同時(shí)與所述正下方第二導(dǎo)電類型柱兩側(cè)的第一導(dǎo)電類型柱接觸;
步驟5、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面淀積場(chǎng)板材料,并對(duì)淀積的場(chǎng)板材料選擇性刻蝕后,得到場(chǎng)板,所述場(chǎng)板覆蓋在第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)以及第二導(dǎo)電類型主結(jié)上,并覆蓋第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)、第二導(dǎo)電類型主結(jié)對(duì)應(yīng)側(cè)上方的保護(hù)層上。
所述第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)設(shè)置多個(gè)第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)時(shí),第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)的數(shù)量小于第二導(dǎo)電類型主結(jié)外圈第二導(dǎo)電類型柱的數(shù)量,緊鄰第二導(dǎo)電類型主結(jié)的第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)與第二導(dǎo)電類型主結(jié)間間隔一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型柱;相鄰的第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間也間隔一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型柱;
位于第二導(dǎo)電類型主結(jié)與第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間的第二導(dǎo)電類型柱的頂端、以及位于相鄰第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)間的第二導(dǎo)電類型柱的頂端由第一主面上的保護(hù)層覆蓋。
所述場(chǎng)板覆蓋在保護(hù)層上的長度不大于位于所述場(chǎng)板正下方第二導(dǎo)電類型柱與外側(cè)緊鄰所述場(chǎng)板的第二導(dǎo)電類型柱間的距離。
所述保護(hù)層包括二氧化硅層,場(chǎng)板的材料包括導(dǎo)電多晶硅,半導(dǎo)體基板的材料包括硅。
所述“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”兩者中,對(duì)于n型mosfet器件,第一導(dǎo)電類型指n型,第二導(dǎo)電類型為p型;對(duì)于p型mosfet器件,第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型所指的類型與n型mosfet器件正好相反。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)、第二導(dǎo)電類型主結(jié)和元胞區(qū)內(nèi)第二導(dǎo)電類型基區(qū)同時(shí)形成,沒有增加額外的掩膜版,采用的工藝條件相同,包括注入計(jì)量和能量,以及相應(yīng)的退火溫度等,第二導(dǎo)電類型基區(qū)、第二導(dǎo)電類型場(chǎng)限環(huán)同樣具有相同的結(jié)深和濃度。
由于工藝的兼容性,并沒有增加額外的掩膜版,第二導(dǎo)電類型型場(chǎng)限環(huán)和場(chǎng)板改善了超結(jié)終端結(jié)構(gòu)表面的電勢(shì)分布,避免了局部電場(chǎng)的集中,終端超結(jié)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型柱的共同作用下,起到了良好的分壓效果,超結(jié)終端結(jié)構(gòu)內(nèi)的電勢(shì)均勻分布,電力線均勻的到達(dá)終端的表面,在滿足耐壓的情況下,既節(jié)約了芯片面積,又降低了工藝成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2~圖6為本發(fā)明的具體實(shí)施工藝步驟圖,其中
圖2為本發(fā)明半導(dǎo)體基板的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3為本發(fā)明得到終端超結(jié)后的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖4為本發(fā)明得到第二導(dǎo)電類型離子注入窗口后的剖視圖。
圖5為本發(fā)明得到p型主結(jié)以及p型場(chǎng)限環(huán)后的剖視圖。
圖6為本發(fā)明得到場(chǎng)板后的剖視圖。
附圖標(biāo)記說明:1-p型主結(jié)、2-n柱、3-p柱、4-場(chǎng)板、5-保護(hù)層、6-p型場(chǎng)限環(huán)、7-n型外延層、8-n+襯底、9-背面電極以及10-p型離子注入窗口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示:以n型mosfet器件為例,本發(fā)明包括具有兩個(gè)相對(duì)主面的半導(dǎo)體基板,所述兩個(gè)相對(duì)主面包括第一主面以及與第一主面對(duì)應(yīng)的第二主面,第一主面與第二主面間具有n+襯底8以及n型外延層7,n型外延層7位于n+襯底8上方,且n型外延層7鄰接n+襯底8;
在所述n型外延層7的終端區(qū)域內(nèi)設(shè)有終端超結(jié),所述終端超結(jié)包括p型主結(jié)1以及若干呈交替分布的n柱2與p柱3;
n柱2的寬度沿p型主結(jié)1指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大;
在p型主結(jié)1的外圈設(shè)有至少一個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6,所述p型場(chǎng)限環(huán)6在n型外延層7內(nèi)位于一p柱3的頂端,p型場(chǎng)限環(huán)6與位于所述p型場(chǎng)限環(huán)6正下方的p柱3接觸,且同時(shí)與所述正下方p柱3兩側(cè)的n柱2接觸;
在p型場(chǎng)限環(huán)6上設(shè)置場(chǎng)板4,所述場(chǎng)板4覆蓋在p型場(chǎng)限環(huán)6上,并覆蓋p型場(chǎng)限環(huán)6側(cè)上方的保護(hù)層5上,所述保護(hù)層5設(shè)置于第一主面上。
具體地,半導(dǎo)體基板可以采用常用的硅基板等半導(dǎo)體材料,具體材料的類型可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇,此處不再一一列舉。n型外延層7位于n+襯底8的上方,一般地,n+襯底8的摻雜濃度高于n型外延層7的摻雜濃度,n型外延層7的上表面形成第一主面,n+襯底8的下表面形成第二主面。具體實(shí)施時(shí),為了得到一個(gè)完整的mosfet器件,在n型外延層7內(nèi)需要制備所需的元胞區(qū)以及終端結(jié)構(gòu),終端結(jié)構(gòu)位于元胞區(qū)的外圈,終端結(jié)構(gòu)環(huán)繞包圍元胞區(qū),元胞區(qū)內(nèi)包括若干并聯(lián)的元胞,元胞區(qū)的具體結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇,本發(fā)明實(shí)施例中,元胞區(qū)也采用超結(jié)結(jié)構(gòu),元胞區(qū)、終端結(jié)構(gòu)間的具體配合關(guān)系為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。
p型主結(jié)1具體是指緊連最外圈元胞的p型區(qū)域與n型外延層7構(gòu)成的pn結(jié)。終端區(qū)域內(nèi)n柱2與p柱3交替分布,以形成超結(jié)結(jié)構(gòu),p柱3在n型外延層7內(nèi)呈豎直分布,一般地,p柱3從第一主面向第二主面的方向垂直延伸,且p柱3的深度小于n型外延層7的厚度。
為了滿足不同電壓等級(jí)的耐壓需求,終端超結(jié)內(nèi)n柱2的寬度不全相同,具體地,n柱2的寬度沿p型主結(jié)1指向中斷區(qū)域邊緣方向逐漸增大,具體實(shí)施時(shí),終端超結(jié)內(nèi)所有p柱3的寬度保持相同。為了改善終端結(jié)構(gòu)的電勢(shì)分布,避免局部電場(chǎng)的集中,在終端區(qū)域內(nèi)還設(shè)置至少一個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6,p型場(chǎng)限環(huán)7位于一p柱3的頂端,p型場(chǎng)限環(huán)6的寬度大于其正下方p柱3的寬度,以便p型場(chǎng)限環(huán)6的下部與其正下方的p柱3接觸,且能夠與所述p型場(chǎng)限環(huán)6正上方p柱3兩側(cè)的n柱2接觸,一般地,p型場(chǎng)限環(huán)6的摻雜濃度高于p柱3的摻雜濃度。
所述保護(hù)層5包括二氧化硅層,場(chǎng)板4的材料包括導(dǎo)電多晶硅,一般地,保護(hù)層5覆蓋整個(gè)半導(dǎo)體基板的第一主面;具體實(shí)施時(shí),場(chǎng)板4同時(shí)覆蓋于p型結(jié)區(qū)1上以及p型場(chǎng)限環(huán)6上,且場(chǎng)板4還覆蓋在p型主結(jié)1、p型場(chǎng)限環(huán)6外側(cè)上方的保護(hù)層5上。
進(jìn)一步地,所述n型外延層7內(nèi)設(shè)置多個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6時(shí),p型場(chǎng)限環(huán)6的數(shù)量小于p型主結(jié)1外圈p柱3的數(shù)量,緊鄰p型主結(jié)1的p型場(chǎng)限環(huán)6與p型主結(jié)1間間隔一個(gè)或多個(gè)p柱3;相鄰的p場(chǎng)限環(huán)6間也間隔一個(gè)或多個(gè)p柱3;
位于p型主結(jié)1與p型場(chǎng)限環(huán)6間的p柱3的頂端、以及位于相鄰p型場(chǎng)限環(huán)6間的p柱3的頂端由第一主面上的保護(hù)層5覆蓋。
為了達(dá)到耐壓要求,一般在n型外延層7內(nèi)設(shè)置多個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6,但p型場(chǎng)限環(huán)6的數(shù)量小于p型主結(jié)1外側(cè)p柱3的數(shù)量,即不能在每個(gè)p柱3的頂端均設(shè)置p型場(chǎng)限環(huán)6,在任意兩相鄰的p型場(chǎng)限環(huán)6間需要間隔一個(gè)或多個(gè)p柱3。圖1中示出了,在p型主結(jié)1外側(cè)設(shè)置五個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6的情況,每個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6間均間隔一個(gè)p柱3,緊鄰p型主結(jié)1的p型場(chǎng)限環(huán)6與p型主結(jié)1間也間隔一個(gè)p柱3;在p型主結(jié)1外圈,未設(shè)置p型場(chǎng)限環(huán)6的p柱3的頂端由保護(hù)層5進(jìn)行覆蓋。
具體實(shí)施時(shí),所述p型場(chǎng)限環(huán)6的深度與p型主結(jié)1的深度相一致,且p型場(chǎng)限環(huán)6與p型主結(jié)1為同一工藝制造層;p型主結(jié)1的具體結(jié)構(gòu)以及作用與現(xiàn)有相同,具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。具體實(shí)施時(shí),p型場(chǎng)限環(huán)6、p型主結(jié)1還與元胞區(qū)的p型基區(qū)具有相同的結(jié)深與濃度。
此外,所述p型場(chǎng)限環(huán)6上的場(chǎng)板4覆蓋在保護(hù)層5上的長度不大于位于所述場(chǎng)板4正下方p柱3與外側(cè)緊鄰所述場(chǎng)板4的p柱3間的距離。
本發(fā)明實(shí)施例中,場(chǎng)板4的一部分覆蓋在p型場(chǎng)限環(huán)6上,另一部分覆蓋在保護(hù)層5上,覆蓋在保護(hù)層5上場(chǎng)板4的長度位于兩個(gè)相鄰的p柱3間,場(chǎng)板4在保護(hù)層5上的具體長度需要根據(jù)器件耐壓等進(jìn)行確定。
當(dāng)場(chǎng)板4覆蓋在p型主結(jié)1上時(shí),覆蓋在p型主結(jié)1上場(chǎng)板4的一部分覆蓋在p型主結(jié)1上,場(chǎng)板4的另一部分覆蓋在p型主結(jié)1外側(cè)上方的保護(hù)層5上,所述覆蓋在保護(hù)層5上場(chǎng)板4的長度不大于p型主結(jié)1內(nèi)最外層p柱3與外側(cè)緊鄰p型主結(jié)1的p柱3間的距離,場(chǎng)板4在保護(hù)層5上的長度也需要根據(jù)器件耐壓等進(jìn)行確定,此處不再贅述。
一般地,超結(jié)結(jié)構(gòu)的n型外延層7的摻雜濃度要高于常規(guī)器件兩個(gè)數(shù)量級(jí)的摻雜濃度,在元胞內(nèi)部,橫向電場(chǎng)會(huì)相互抵消,而在元胞的邊緣外,則需要由n型外延層7獨(dú)自承擔(dān)電壓,高的摻雜濃度和硅材料本身的特點(diǎn),不能承受與器件內(nèi)部相同的擊穿電壓,所以必須將電場(chǎng)向外拓展,增加耗盡層的曲率半徑,從而提高擊穿電壓。常規(guī)的終端結(jié)構(gòu)僅僅適合于淺結(jié),而對(duì)超結(jié)結(jié)構(gòu)的深結(jié)影響很??;
本發(fā)明實(shí)施例中,在終端區(qū)域內(nèi)設(shè)置終端超結(jié),將深結(jié)的電場(chǎng)均勻的拓展開,p型主結(jié)1的作用就是達(dá)到電場(chǎng)的均勻過渡效果,隨著漏端電壓的增加,終端區(qū)域的pn結(jié)逐漸開始相互耗盡,從p型主結(jié)1開始,向終端邊緣方向,電場(chǎng)被逐漸的拓展,耗盡層逐漸向外延伸;由于n柱2的寬度沿p型主結(jié)1指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大,會(huì)形成耗盡層內(nèi)凈電荷的合理分布,避免電場(chǎng)的局部集中,使電勢(shì)被終端均勻分擔(dān),p型場(chǎng)限環(huán)6和場(chǎng)板4的作用是使終端區(qū)域表面的電勢(shì)分布更加均勻,避免終端表面電場(chǎng)的集中,也類似于一種增加曲率半徑的效果,尤其是隨著n柱2的寬度沿p型主結(jié)1指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大,導(dǎo)致超結(jié)柱的間距的增大,p型場(chǎng)限環(huán)6之間的間距逐漸增加,使得兩個(gè)間隔p柱3間表面電勢(shì)的分布更加均勻,達(dá)到平緩均勻的分壓效果。
如圖2~圖6所示,上述的超結(jié)終端結(jié)構(gòu),可以通過下述工藝步驟制備得到,具體地,所述制備方法包括如下步驟:
步驟1、提供所需的半導(dǎo)體基板,所述半導(dǎo)體基板具有兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的主面,所述兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的主面包括第一主面以及與第一主面對(duì)應(yīng)的第二主面,第一主面與第二主面間具有n+襯底8以及鄰接所述n+襯底8的n型外延層7;
如圖2所示,半導(dǎo)體基板的材料可以選擇硅,通過半導(dǎo)體基板能同時(shí)制備元胞區(qū)以及終端結(jié)構(gòu)。
步驟2、在n型外延層7的終端區(qū)域內(nèi)設(shè)置所需的p柱3,以得到所需的終端超結(jié),所述終端超結(jié)中,n柱2的寬度沿p型主結(jié)1指向終端區(qū)域邊緣方向逐漸增大;
如圖3所示,在終端區(qū)域內(nèi)p柱3的寬度相同;具體實(shí)施時(shí),可以在第一主面上涂覆光刻膠,并對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光,結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕,以在n型外延層7內(nèi)得到溝槽,在溝槽內(nèi)外延填充p型雜質(zhì),并在填充后進(jìn)行平坦化工藝,以得到p柱3,p柱3的深度、寬度以及摻雜濃度,均需要根據(jù)器件的耐壓進(jìn)行適配,具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。
具體實(shí)施時(shí),在得到終端區(qū)域的p柱3后,在元胞區(qū)內(nèi)也同時(shí)形成元胞區(qū)超結(jié),具體過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。
步驟3、在半導(dǎo)體基板的第一主面上設(shè)置保護(hù)層5,并對(duì)所述保護(hù)層5進(jìn)行刻蝕,以得到p型離子注入窗口10,所述p型離子注入窗口10貫通保護(hù)層5;
本發(fā)明實(shí)施例中,保護(hù)層5為二氧化硅層,對(duì)保護(hù)層5進(jìn)行選擇性地掩蔽和刻蝕,得到p型離子注入窗口10,p型離子注入框框10貫通保護(hù)層5,以使得n型外延層7的表面即第一主面相應(yīng)的區(qū)域通過p型離子注入窗口10裸露;同時(shí),利用刻蝕后的保護(hù)層5能作為制備p型場(chǎng)限環(huán)6的掩膜,如圖4所示。
步驟4、利用上述第二導(dǎo)電類型離子注入窗口10以及保護(hù)層5,向n型外延層7內(nèi)注入所需的p型雜質(zhì)離子,以同時(shí)得到p型主結(jié)1以及所需的p型場(chǎng)限環(huán)6;其中,在p型主結(jié)1的外圈設(shè)有至少一個(gè)p型場(chǎng)限環(huán)6,所述p型場(chǎng)限環(huán)6在n型外延層7內(nèi)位于一p柱3的頂端,p型場(chǎng)限環(huán)6與位于所述p型場(chǎng)限環(huán)6正下方的p柱3接觸,且同時(shí)與所述正下方p柱3兩側(cè)的n柱2接觸;
本發(fā)明實(shí)施例中,注入p型雜質(zhì)離子的能量、劑量和退火溫度等可以根據(jù)器件的耐壓要求進(jìn)行確定,具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。在注入p型雜質(zhì)離子后,需要進(jìn)行退火(一般地,對(duì)于600v的mosfet器件,閾值電壓設(shè)計(jì)為3v,所用到的退火溫度為1100度,退火時(shí)間為30分鐘,具體實(shí)施時(shí),需要根據(jù)耐壓和閾值電壓進(jìn)行選擇退火溫度和時(shí)間,具體為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述),以得到p型主結(jié)1以及p型場(chǎng)限環(huán)6,如圖5所示。
步驟5、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面淀積場(chǎng)板材料,并對(duì)淀積的場(chǎng)板材料選擇性刻蝕后,得到場(chǎng)板4,所述場(chǎng)板4覆蓋在p型場(chǎng)限環(huán)6以及p型主結(jié)1上,并覆蓋p型場(chǎng)限環(huán)6、p型主結(jié)1對(duì)應(yīng)側(cè)上方的保護(hù)層5上。
本發(fā)明實(shí)施例中,場(chǎng)板材料可以為導(dǎo)電多晶硅,場(chǎng)板4的厚度為1200nm,場(chǎng)板材料覆蓋在半導(dǎo)體基板第一主面的上方,對(duì)場(chǎng)板材料選擇性地掩蔽和刻蝕后,得到場(chǎng)板4,場(chǎng)板4同時(shí)覆蓋在p型場(chǎng)限環(huán)6上以及p型主結(jié)1上,且覆蓋在p型場(chǎng)限環(huán)6、p型主結(jié)1相對(duì)應(yīng)外側(cè)上方的保護(hù)層5上,場(chǎng)板4與p型場(chǎng)限環(huán)6、p型主結(jié)1以及保護(hù)層5的具體配合關(guān)系,可以參考上述的說明,此處不再贅述。
在得到上述結(jié)構(gòu)后,半導(dǎo)體基板的第二主面設(shè)置背面電極9,背面電極9與n+襯底8歐姆接觸。當(dāng)然,在具體實(shí)施時(shí),在制備得到上述超結(jié)中斷結(jié)構(gòu)后,還包括其他用于制備所需mosfet器件的工藝步驟,后續(xù)或相應(yīng)的工藝過程可以根據(jù)進(jìn)行選擇,即可以本發(fā)明的超結(jié)終端結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行,具體可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇,為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。
本發(fā)明p型場(chǎng)限環(huán)6、p型主結(jié)1和元胞區(qū)內(nèi)p型基區(qū)同時(shí)形成,沒有增加額外的掩膜版,采用的工藝條件相同,包括注入劑量和能量,以及相應(yīng)的退火溫度等,p型基區(qū)、p型場(chǎng)限環(huán)6同樣具有相同的結(jié)深和濃度。
由于工藝的兼容性,并沒有增加額外的掩膜版,p型場(chǎng)限環(huán)6和場(chǎng)板4改善了超結(jié)終端結(jié)構(gòu)表面的電勢(shì)分布,避免了局部電場(chǎng)的集中,和超結(jié)終端內(nèi)p柱3的共同作用下,起到了良好的分壓效果,超結(jié)終端結(jié)構(gòu)內(nèi)的電勢(shì)均勻分布,在滿足耐壓的情況下,既節(jié)約了芯片面積,又降低了工藝成本。