專利名稱：超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件的制作方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)結(jié)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)因其具有超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)，即在半導(dǎo)體襯底上具有交替排列的P型和N型硅外延柱層，使得該器件在截止?fàn)顟B(tài)下P型區(qū)和N 型區(qū)的PN結(jié)產(chǎn)生耗盡層，從而提高器件的耐壓。在超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了需要元胞區(qū)域有足夠高的耐壓外，其終端區(qū)域結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也對(duì)超級(jí)結(jié)耐壓高低起到關(guān)鍵作用。通常的終端區(qū)域結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成多個(gè)浮空的溝槽，溝槽填入P型多晶硅，通過(guò)這些P型多晶硅與N-型外延層耗盡來(lái)減小橫向電場(chǎng)，保護(hù)元胞區(qū)域不被橫向電場(chǎng)擊穿。以上這種超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，另外，由于終端環(huán)數(shù)量較多(終端環(huán)即終端區(qū)域中填充了 P型外延層的溝槽)，其所占據(jù)的芯片面積也必然很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減少溝槽的數(shù)量，縮小器件所占用芯片的面積；為此，本發(fā)明還要提供一種所述超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括N型襯底，從該N型襯底背面引出的漏極，所述N型襯底上方分為元胞區(qū)域與終端區(qū)域；所述元胞區(qū)域中，所述N型襯底上端設(shè)有N-外延層，在該N-外延層中具有多個(gè)溝槽， 所述溝槽內(nèi)填充有P型外延層；其特征是在所述終端區(qū)域中，所述N型襯底上端具有一絕緣氧化層，該絕緣氧化層上端具有第二 N型襯底，該第二 N型襯底上端具有N-外延層，該N-外延層中具有多個(gè)溝槽。所述超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟步驟一、在N型襯底中注入氧原子，形成絕緣氧化層；步驟二、進(jìn)行刻蝕，使刻蝕后絕緣氧化層只存在于所述器件的終端區(qū)域，使元胞區(qū)域內(nèi)的絕緣氧化層及其上方的N型襯底去除；步驟三、在所述N型襯底上淀積一層N-外延層；步驟四、刻蝕所述N-外延層，形成多個(gè)溝槽，在溝槽內(nèi)形成P型外延層。采用本發(fā)明所述的超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及制造方法，將傳統(tǒng)的超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的終端區(qū)域與硅絕緣工藝相結(jié)合，把超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)的終端區(qū)域做在絕緣氧化層之上， 器件漏端的壓降有相當(dāng)一部分會(huì)由該絕緣氧化層來(lái)承擔(dān)，所需的終端環(huán)數(shù)量也可以相應(yīng)減少，這樣器件的整體面積也會(huì)因此大幅縮小，簡(jiǎn)化了超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。



下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2A至圖2D是本發(fā)明所述制作方法的制備流程中標(biāo)記說(shuō)明
2為N+型擴(kuò)散區(qū)(源極) 4為柵氧化層
步詳細(xì)的說(shuō)明
1為？+型擴(kuò)散區(qū) 3為多晶硅柵(柵極)
5為N-外延層 7為P阱 9為絕緣氧化層 11為終端區(qū)域
6為P型外延層 8為N型襯底(漏極) 10為元胞區(qū)域 12為第二 N型襯底層
具體實(shí)施例方式如圖1所示，在一實(shí)施例中所述超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包含一 N型襯底8，從N型襯底8的背面(即圖1所示的下端面)引出漏極，所述N型襯底8的上方分為元胞區(qū)域10與終端區(qū)域11。在元胞區(qū)域10中，所述N型襯底8的上方形成有一層N-外延層5，該N-外延層5 中形成有多個(gè)溝槽，在溝槽中填充有P型外延層6，位于溝槽內(nèi)P型外延層6的上方形成有 P+擴(kuò)散區(qū)1，在N-外延層5的上端位于溝槽的兩側(cè)端形成有P阱7，在P阱7中形成N+擴(kuò)散區(qū)2，由N+擴(kuò)散區(qū)2弓丨出源極，位于相鄰的兩個(gè)N+擴(kuò)散區(qū)2上方具有一層?xùn)叛趸瘜?，在柵氧化層4的上端形成多晶硅柵層3，由多晶硅柵層3引出柵極。在所述終端區(qū)域11中，所述N型襯底8上端具有一絕緣氧化層9，該絕緣氧化層9 上端具有第二 N型襯底12，該第二 N型襯底12上端具有N-外延層5，該N-外延層5中具有多個(gè)溝槽。如圖2A至圖2D所示，所述超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，在傳統(tǒng)超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)制作方法中增加以下步驟步驟一、在N型襯底中注入氧原子，形成絕緣氧化層9 ；步驟二、進(jìn)行刻蝕，使刻蝕后絕緣氧化層9只存在于所述器件的終端區(qū)域11，使元胞區(qū)域10內(nèi)的絕緣氧化層9及其上方的N型襯底8去除；步驟三、在所述N型襯底8上淀積一層N-外延層5 ；步驟四、刻蝕所述N-外延層5，形成多個(gè)溝槽，在溝槽內(nèi)形成P型外延層6。進(jìn)一步改進(jìn)所述的制作方法，實(shí)施步驟四時(shí)，使刻蝕的溝槽的數(shù)量與絕緣氧化層9 的厚度呈反比。進(jìn)一步改進(jìn)所述的制作方法，實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域11中溝槽的寬度與元胞區(qū)域10中溝槽的寬度一致。進(jìn)一步改進(jìn)所述的制作方法，實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域11中溝槽的間距與元胞區(qū)域10中溝槽的間距一致。進(jìn)一步改進(jìn)所述的制作方法，實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域11中溝槽刻蝕到絕緣氧化層9的表面。
進(jìn)一步改進(jìn)所述的制作方法，實(shí)施步驟四時(shí)，使元胞區(qū)域10中溝槽的深度超過(guò)所述絕緣氧化層9的表面，且不超過(guò)絕緣氧化層9的底面。以上通過(guò)具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)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)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括N型襯底，從該N型襯底背面引出的漏極，所述N 型襯底上方分為元胞區(qū)域與終端區(qū)域；所述元胞區(qū)域中，所述N型襯底上端設(shè)有N-外延層， 在該N-外延層中具有多個(gè)溝槽，所述溝槽內(nèi)填充有P型外延層；其特征是在所述終端區(qū)域中，所述N型襯底上端具有一絕緣氧化層，該絕緣氧化層上端具有第二 N型襯底，該第二 N型襯底上端具有N-外延層，該N-外延層中具有多個(gè)溝槽。
2.如權(quán)利要求1所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征是所述溝槽數(shù)量與絕緣氧化層的厚度呈反比。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征是所述終端區(qū)域中溝槽的寬度與元胞區(qū)域中溝槽的寬度一致。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)器件結(jié)構(gòu)，其特征是所述終端區(qū)域中溝槽的間距與元胞區(qū)域中溝槽的間距一致。
5.一種如權(quán)利要求1所述器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是，包括以下步驟 步驟一、在N型襯底中注入氧原子，形成絕緣氧化層；步驟二、進(jìn)行刻蝕，使刻蝕后絕緣氧化層只存在于所述器件的終端區(qū)域，使元胞區(qū)域內(nèi)的絕緣氧化層及其上方的N型襯底去除；步驟三、在所述N型襯底上淀積一層N-外延層；步驟四、刻蝕所述N-外延層，形成多個(gè)溝槽，在溝槽內(nèi)形成P型外延層。
6.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是實(shí)施步驟四時(shí)，使刻蝕的溝槽的數(shù)量與絕緣氧化層的厚度呈反比。
7.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域中溝槽的寬度與元胞區(qū)域中溝槽的寬度一致。
8.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域中溝槽的間距與元胞區(qū)域中溝槽的間距一致。
9.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是實(shí)施步驟四時(shí)，使終端區(qū)域中溝槽刻蝕到絕緣氧化層的表面。
10.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是實(shí)施步驟四時(shí)，使元胞區(qū)域中溝槽的深度超過(guò)所述絕緣氧化層的表面，且不超過(guò)絕緣氧化層的底面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括N型襯底，從N型襯底背面引出的漏極，所述N型襯底上方分為元胞區(qū)域與終端區(qū)域；在元胞區(qū)域中的N型襯底上方形成有N-外延層，該N-外延層中形成有多個(gè)溝槽，在溝槽中形成有P型外延層；其中，終端區(qū)域中N型襯底上具有一絕緣氧化層，該絕緣氧化層上具有第二N型襯底，該第二N型襯底上具有N-外延層。本發(fā)明還公開(kāi)了所述器件結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā)明能夠減少超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中終端環(huán)的數(shù)量，縮小超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)所占用芯片的面積。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102412296SQ20111009210
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者王邦麟 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司