一種橫向高壓功率器件的結終端結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種橫向高壓功率器件的結終端結構。
【背景技術】
[0002]高壓功率集成電路的發展離不開可集成的橫向高壓功率半導體器件。橫向高壓功率半導體器件通常為閉合結構，包括圓形、跑道型和叉指狀等結構。對于閉合的跑道型結構和叉指狀結構，在彎道部分和指尖部分會出現小曲率終端，電場線容易在小曲率半徑處發生集中，從而導致器件在小曲率半徑處提前發生雪崩擊穿，這對于橫向高壓功率器件版圖結構提出了新的挑戰。
[0003]公開號為CN102244092A的中國專利公開了 “一種橫向高壓功率器件的結終端結構，如圖1所示，器件終端結構包括漏極N+l、N型漂移區2、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、P-well區6、源極N+7、源極P+8。器件結構分為兩部分，包括直線結終端結構和曲率結終端結構。直線結終端結構中，P-well區6與N型漂移區2相連，當漏極施加高電壓時，P-well區6與N型漂移區2所構成的PN結冶金結面開始耗盡，輕摻雜N型漂移區2的耗盡區將主要承擔耐壓，電場峰值出現在P-well區6與N型漂移區2所構成的PN結冶金結面。為解決高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2所構成的PN結曲率冶金結面的電力線高度集中，造成器件提前發生雪崩擊穿的問題，專利采用了如圖1所示的曲率結終端結構，高摻雜P-well區6與輕摻雜P型襯底3相連，輕摻雜P型襯底3與輕摻雜N型漂移區2相連，高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2的距離為LP。當器件漏極加高壓時，器件源極指尖曲率部分輕摻雜P型襯底3與輕摻雜N型漂移區2相連，代替了高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2所構成的PN結冶金結面，輕摻雜P型襯底3為耗盡區增加附加電荷，既有效降低了由于高摻雜P-well區6處的高電場峰值，又與N型漂移區2引入新的電場峰值。由于P型襯底3和N型漂移區2都是輕摻雜，所以在同等偏置電壓條件下，冶金結處電場峰值降低。又由于器件指尖曲率部分高摻雜P-well區6與輕摻雜P型襯底3的接觸增大了 P型曲率終端處的半徑，緩解了電場線的過度集中，避免器件在源極指尖曲率部分的提前擊穿，提高器件指尖曲率部分的擊穿電壓。同時，該專利所提出的結終端結構還應用在三重RESURF結構器件中。圖2為器件直線結終端結構中N型漂移區2為三重RESURF結構的器件剖面示意圖；圖3為器件曲率結終端結構中N型漂移區2為三重RESURF結構的器件剖面示意圖。然而，該專利在三重RESURF結構器件下，對直線結終端結構和曲率結終端結構相連部分的終端結構沒有進行優化，在相連部分，由于電荷的不平衡以及連接處電場仍存在曲率效應，會導致功率器件提前擊穿，因此器件耐壓不是最優值。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的，就是針對傳統器件電荷不平衡以及連接處電場曲率效應的缺陷，提出一種橫向高壓功率器件的結終端結構。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—種橫向高壓功率器件的結終端結構，包括直線結終端結構和曲率結終端結構；
[0007]所述直線結終端結構與橫向高壓功率器件有源區結構相同，包括漏極N+接觸區1、N型漂移區2、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、P-well區6、源極N+接觸區7、源極P +接觸區8、P型埋層9 ； P-we 11區6與N型漂移區2位于P型襯底3的上層，其中P-well區6位于中間，兩邊是N型漂移區2，且P-well區6與N型漂移區2相連；N型漂移區2中遠離P-well區6的兩側是漏極N+接觸區1，P-well區6的表面具有與金屬化源極相連的源極N+接觸區7和源極P +接觸區8，其中源極P +接觸區8位于中間，源極N +接觸區7位于源極P+接觸區8兩側；P型埋層9位于N型漂移區2中，在P-well區6與N +接觸區I之間；源極N+接觸區7與N型漂移區2之間的P-well區6表面的上方是柵氧化層5，柵氧化層5的表面的上方是柵極多晶硅4。
[0008]所述曲率結終端結構包括漏極N+接觸區1、N型漂移區2、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、P-well區6、源極P+接觸區8、P型埋層9 ；P-well區6表面上方是柵氧化層5，柵氧化層5的表面上方是柵極多晶硅4 ;曲率結終端結構中的N+接觸區1、N型漂移區2、柵極多晶硅4、柵氧化層5和P型埋層9分別與直線結終端結構中的N+接觸區1、N型漂移區2、柵極多晶硅4、柵氧化層5和P型埋層9相連并形成環形結構；其中，曲率結終端結構中的環形N+接觸區I包圍環形N型漂移區2，曲率結終端結構中的環形N型漂移區2內有環形柵極多晶硅4和環形柵氧化層5 ;與“直線結終端結構中的P-well區6與N型漂移區2相連”不同的是，曲率結終端結構中的P-well區6與N型漂移區2不相連且相互間距為Lp, Lp的具體取值范圍在數微米至數十微米之間；
[0009]其特征在于，所述直接結終端結構中N型漂移區2與曲率結終端結構中P型襯底3的連接面為第一 S型曲面，所述第一 S型曲面由第一圓弧面、第一水平面和第二圓弧面構成；第一圓弧面的一端連接曲率結終端結構中N型漂移區2的內壁，其另一端通過第一水平面后接第二圓弧面的一端；第二圓弧面的另一端接P-well區6 ;所述第一水平面與直線結終端結構和曲率結終端結構的連接面平行，其長度為e ;所述第一圓弧面為半徑為r2的四分之一圓弧，其開口方向面向曲率結終端結構；所述第二圓弧面為半徑為rl的四分之一圓弧，其開口方向面向直接結終端結構；
[0010]所述直接結終端結構中P型埋層9與曲率結終端結構中P型襯底3的連接面為第二 S型曲面，所述第一 S型曲面由第三圓弧面、第二水平面和第四圓弧面構成；第三圓弧面的一端連接曲率結終端結構中P型埋層9的內壁，其另一端通過第二水平面后接第四圓弧面的一端；第四圓弧面的另一端接直線結終端結構中P型埋層9的內壁；所述第二水平面與直線結終端結構和曲率結終端結構的連接面平行，其長度為e ;所述第三圓弧面為半徑為r2的四分之一圓弧，其開口方向面向曲率結終端結構；
[0011]其中，e，rl, r2的取值范圍均為O微米到Lp微米且r2+e+rl = Lp。
[0012]本發明總的技術方案，在直線結終端結構和曲率結終端結構相連部分，曲率結終端結構中N型漂移區2內壁向中間延伸至與直接結終端結構中N型漂移區2內壁連接，所述曲率結終端結構中P型埋層9內壁向中間延伸至與直接結終端結構中P型埋層9內壁連接，延伸路徑采用圓弧路徑；相較于傳統結構，在連接處以圓弧路徑連接，可以有效緩解連接處電場的曲率效應。在連接處延伸時，P型埋層9與N型漂移區2之間有間距。在實際工藝中，N型漂移區2通過離子注入形成，在退火推結后，N型漂移區2會向外擴散，將P型埋層9超出N型漂移區2 —些距離，使得擴散出去的N型漂移區2有P型雜質耗盡，這樣，在直線結終端結構和曲率結終端結構相連部分，電荷不平衡的問題得以改善，從而得到最優化的擊穿電壓。在上述方案中，應當理解的是，直線結終端結構中P型埋層9和曲率結終端結構中P型埋層9的外壁是指整個器件中P型埋層9靠近N+接觸區I的一側，內壁是指整個器件中P型埋層9靠近P型襯底3的一側；其他部位的外壁與內壁均為此含義。
[0013]進一步的，所述曲率結終端結構中P型埋層9外壁與直線結終端結構中P型埋層9外壁位于N型漂移區2中，所述曲率結終端結構中的環形P型埋層9的內壁與曲率結終端結構中的環形N型漂移區2和P型襯底3的連接處的間距為a ;所述直線結終端結構中的P型埋層9的內壁與直線結終端結構中的N型漂移區2和P-well區6的連接處的間距為a ；a的具體取值范圍為O到15微米；所述第一圓弧面對應的圓心與第三圓弧面對應的圓心沿器件縱向方向的距離為b ;所述第四圓弧面為半徑為r2的四分之一圓弧，其開口方向面向曲率結終端結構；所述第二圓弧面對應的圓心與第四圓弧面對應的圓心沿器件縱向方向的距離為b，b的具體取值范圍為O到15微米。
[0014]進一步的，所述曲率結終端結構中P型埋層9的內壁位于曲率結終端結構中的N型漂移區2中。
[0015]進一步的，所述直線結終端結構中P型埋層9和曲率結終端結構中P型埋層9的連接處位于N型漂移區2中，其與直接結終端結構中N型漂移區2和曲率結終端結構中N型漂移區2的連接處的間距為b，b的具體取值范圍為O到15微米。
[0016]進一步的，所述直線結終端結構中P型埋層9和曲率結終端結構中P型埋層9的連接處位于P型襯底3中，其與直接結終端結構中N型漂移區2和曲率結終端結構中N型漂移區2的連接處的間距為b，b的具體取值范圍為O到15微米。
[0017]進一步的，所述曲率結終端結構中P型埋層9外壁與直線結終端結構中P型埋層9外壁位于N型漂移區2中，所述曲率結終端結構中的環形P型埋層9的內壁與曲率結終端結構中的環形N型漂移區2和P型襯底3的連接處的間距為a ;所述曲率結終端結構中的P型埋層9的內壁位于曲率結終端結構的P型襯底3 ;所述直線結終端結構中的P型埋層9內壁與直線結終端結構中P-w