高壓超結mosfet器件終端結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高壓超結MOSFET器件終端結構及其制作方法，屬于半導體功率器件技術領域。
【背景技術】
[0002]超結MOSFET器件是近年來出現的一種重要的功率器件，它的基本原理是電荷平衡平理，超結MOSFET器件的基本超結結構采用交替排列的P柱和N柱。
[0003]超結MOSFET器件設計要考慮的一個重要問題是結終端結構的設計，好的結終端能有效提高器件耐壓、降低漏電和提高器件可靠性。目前應用最廣泛的超結結構的終端結構采用與元胞部分相同的超結結構，即通過多組相同的溝槽結構組成。具體如附圖1所示，包括N型重摻雜襯底100，在N型重摻雜襯底100上具有N型外延層101，N型外延層101中具有元胞區102和終端區103，元胞區102的N型外延層101中具有P柱區104和N型體區105，終端區103的N型外延層101中具有多組相同寬度均勻分布的P柱區104 ;所述P柱區104與N型外延層101的下表面之間存在一定間距，如N型外延層101的厚度為50 μπι時，P柱區104的高度一般為35?45 μπι。現有該種結構的高壓超結MOSFET器件的P柱區104寬度較窄，一般為5 μ m左右，為了得到足夠高的終端區域的耐壓，終端區103必須占用很大的面積，如耐壓為600V的高壓超結MOSFET器件，其終端寬度至少大于130 μ m。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種高壓超結MOSFET器件終端結構及其制作方法，達到現有終端耐壓能力的同時大大減小了終端的面積。
[0005]按照本發明提供的技術方案，所述高壓超結MOSFET器件終端結構，包括元胞區和終端區，其特征是:所述終端區包括N型重摻雜襯底和設置于N型重摻雜襯底上表面的N型外延層，在N型外延層上設置寬形S12柱區，寬形S1 2柱區由N型外延層的上表面延紳至N型外延層的下表面。
[0006]在一個【具體實施方式】中，所述元胞區和終端區之間具有過渡區，所述過渡區包括N型重摻雜襯底、N型外延層以及形成于該N型外延層中的兩個窄形P柱區，窄形P柱區由N型外延層的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱區的下端與N型外延層的下表面之間存在預設間距。
[0007]在一個【具體實施方式】中，所述元胞區包括N型重摻雜襯底、N型外延層及形成于所述N型外延層中的窄形P柱區和N_體區，N—體區形成于窄形P柱區的上部；所述元胞區的窄形P柱區由N型外延層的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱區的下端與N型外延層的下表面之間存在預設間距。
[0008]在一個【具體實施方式】中，所述『體區朝終端區方向延伸，并與終端區接觸。
[0009]在一個【具體實施方式】中，所述『體區朝過渡區方向延伸，并與過渡區的一個窄形P柱區接觸。
[0010]在一個【具體實施方式】中，所述寬形S12柱區的寬度為40?100 μπι。
[0011]在一個【具體實施方式】中，所述窄形P柱區的寬度約為5 μ m。
[0012]所述高壓超結MOSFET器件終端結構的制作方法，其特征是，采用如下步驟:
(1)提供具有N型重摻雜襯底和N型外延層的半導體基片；
(2)在N型外延層的終端區進行刻蝕，得到一個由N型外延層上表面貫穿至N型外延層下表面的第一槽體，第一槽體的寬度為40?10ym;
(3)在第一槽體中淀積氧化層，形成寬形S12柱區；
(4)采用CMP工藝將寬形S12柱區上表面進行磨平；
(5)制作元胞區或者元胞區和過渡區。
[0013]進一步的，制作元胞區和過渡區時，具體包括:
在元胞區和過渡區的N型外延層上刻蝕形成第二槽體，第二槽體由N型外延層的上表面朝下表面方向延伸，并且第二槽體的底部與N型外延層的下表面之間存在預設的距離，第二槽體的寬度約為5 μ?? ;
在第二槽體中填充P型半導體層，形成窄形P柱區；
在元胞區的窄形P柱區的頂部進行注入和擴散，形成N—體區。
[0014]所述高壓超結MOSFET器件終端結構的制作方法，其特征是，采用如下步驟:
(1)提供具有N型重摻雜襯底和N型外延層的半導體基片；
(2)在N型外延層的終端區進行刻蝕，得到多個由N型外延層上表面貫穿至N型外延層下表面的第三槽體，第三槽體的寬度為2?5 μπι，第三槽體的寬度與第三槽體間距的比值為 10:4 ；
(3)在第三槽體中濕氧化生長氧化層，形成寬形S12柱區；
(4)采用CMP工藝將寬形S12柱區上表面進行磨平；
(5)制作元胞區或者元胞區和過渡區。
[0015]本發明所述高壓超結MOSFET器件終端結構及其制作方法，采用寬形S12柱區，該寬形S12柱區由N形外延層的上表面延伸至N形外延層的下表面，并且寬度較寬，為40?100 μπι，從而達到現有終端耐壓能力的同時大大減小了終端的面積。
【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術中高壓超結MOSFET器件終端的結構示意圖。
[0017]圖2-1為本發明實施例一的結構示意圖。
[0018]圖2-2為實施例一在N型外延層的終端區制作深溝槽后的結構示意圖。
[0019]圖2-3為實施例一在N型外延層的元胞區制作槽體后的結構示意圖。
[0020]圖3-1為本發明實施例二的結構示意圖。
[0021]圖3-2為實施例二在N型外延層的終端區制作多組深溝槽后的結構示意圖。
[0022]圖3-3為實施例二在N型外延層的過渡區和元胞區制作槽體后的結構示意圖。
[0023]圖中標號為:100、200-Ν型重摻雜襯底，10U201-N型外延層，102,202-元胞區，103,203-終端區，104-Ρ柱區，105-Ν型體區，204-窄形P柱區，205_Ν_體區，206-寬形S12柱區，207-過渡區，208-第一槽體，209-第二槽體，210-第三槽體。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。
[0025]實施例一:
如圖2-1所示，本發明所述高壓超結MOSFET器件終端結構包括元胞區202和終端區203，元胞區202包括N型重摻雜襯底200、N型外延層201及形成于所述N型外延層201中的窄形P柱區204和N—體區205，N—體區205形成于窄形P柱區204的上部，且所述N—體區205朝終端區203方向延伸，并與終端區203接觸；所述窄形P柱區204由N型外延層201的上表面朝下表面延伸，并且窄形P柱區204的下端與N型外延層201的下表面之間存在預設間距，窄形P柱區204的寬度一般為5 μ m左右。
[0026]所述終端區203包括N型重摻雜襯底200和設置于N型重摻雜襯底200上表面的N型外延層201，在N型外延層201上設置寬形S12柱區206，寬形S1 2柱區206由N型外延層201的上表面延紳至N型外延層201的下表面，寬形S12柱區206的寬度為40?100 μ m0
[0027]本實施例所述的高壓超結MOSFET器件終端結構的制作工藝如下:
(1)在N型重摻雜襯底200上形成N型外延層201；
(2)在N型外延層201上終端區203刻蝕一個深度大于或等于N型外延層201厚度的第一槽體208，第一槽體208的寬度為40?100 μ m，如圖2_2所示；
(3)采用淀積氧化層的方式，在第一槽體208內填滿S12，形成寬形S12柱區206；
(4)采用CMP(減薄/拋光)工藝磨平寬形S12柱區206的上表面；
(5)后續按現有常規工藝制作元胞區202，具體包括在元胞區202的N型外延層201上刻蝕形成第二槽體209，如圖2-3所示，第二槽體209與N型外延層201的下表面之間具有預設的距離，在第二槽體209中外延生長窄形P柱區204 ;