一種半導體器件的終止結構制造技術

一種超級結器件以及超級結器件的布局設計和制備方法，可以配置有源單元立柱結構的布局，使第一導電類型摻雜物的電荷，與有源單元區的摻雜層中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。設計終止立柱結構附近的有源單元立柱結構末端的布局，使末端里的第一導電類型摻雜物的電荷以及終止立柱結構中第一導電類型摻雜物的電荷，與摻雜層在終止立柱結構與末端之間的那部分中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要是關于金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)，更確切地說，是關于一種用于超級結型MOSFET器件的終止結構。
技術介紹
功率MOSFET典型應用于需要功率轉換和功率放大的器件中。對于功率轉換器件來說，市場上可買到的代表性的器件就是雙擴散MOSFET (DMOSFEt)0在一個典型的晶體管中，大部分的擊穿電壓BV都由漂移區承載，為了提供較高的擊穿電壓BV，漂移區要輕摻雜。然而，輕摻雜的漂移區會產生高導通電阻Rdsm。對于一個典型的晶體管而言，Rdsm與BV2 5成正比。因此，對于傳統的晶體管，隨著擊穿電壓BV的增加，Rdson也急劇增大。超級結是一種眾所周知的半導體器件。超級結晶體管提出了一種可以在維持很高的斷開狀態擊穿電壓(BV)的同時，獲得很低的導通電阻(Rdsm)的方法。超級結器件含有形成在漂移區中的交替的P —型和N —型摻雜立柱。在MOSFET的斷開狀態時，在相對很低的電壓下，立柱就完全耗盡，從而能夠維持很高的擊穿電壓(立柱橫向耗盡，因此整個p和n立柱耗盡)。對于超級結，導通電阻Rdsm的增加與擊穿電壓BV成正比，比傳統的半導體結構增加地更加緩慢。因此，對于相同的高擊穿電壓(BV)，超級結器件比傳統的MOSFET器件具有更低的Rd_ (或者，相反地，對于特定的Rdsm，超級結器件比傳統的MOSFET具有更高的BV)。例如Onishi, Y ；lwamoto, S ；Sato, T ；Nagaoka, T ；Ueno, K ；Fujihira, T 于 2002 年,在《第14屆功率半導體器件和集成電路研討會公報》241 - 244頁的《24mQcm2680V硅超級結MOSFET》中提出了超級結器件，特此引用其全文，以作參考。圖1表示一種傳統超級結器件100的一部分有源單元部分的剖面圖。在本例中，器件100的有源單元部分包括一個形成在適當摻雜的(例如N +)襯底102上的垂直FET結構(例如N —通道)，襯底102作為帶有漏極接頭105的漏極區。適當摻雜的(例如N —外延或N —漂移)層104位于襯底102的上方。在本例中，器件100還包括一個P —本體區106、一個N+源極區108以及一個N +多晶硅柵極區112。器件100還包括一個柵極接頭(圖中沒有表示出)和一個源極金屬114。如圖1所示，超級結結構可以含有交替電荷平衡的P —型立柱120和N —型立柱122。在低壓下，這些立柱在水平方向上完全耗盡，從而在垂直方向上可以承受很高的擊穿電壓。N —型立柱122可以由部分N—型外延層104構成，N—型外延層104位于P—型立柱120附近。這種器件的終止結構通常由較遠的P立柱構成，P立柱的排列圖案朝著晶片的邊緣或間隔處延伸。為了簡便，器件100的有源單元部分P —立柱120，在此簡稱為有源單元P 一立柱,形成在終止區中的P —立柱簡稱為終止P —立柱。在一個超級結器件中，包括拐角和終止區在內的各處電荷都需要平衡。在有源區的中心部分中，P立柱可以處于均勻的水平行列，這樣很容易達到電荷平衡。然而，在邊緣和拐角處，卻很難獲得電荷平衡，從而使這些區域中的BV較低，而且器件的耐用性較差。因此，必須優化超級結器件的有源單元拐角區和終止區的設計，以便在終止區中保持電場分布均勻以及BV均勻。在拐角區中，使用彎曲的終止區設計，可以降低電場，從而提高BV。典型方案是使用半徑約為150 - 200mm左右的拐角。但是，要以電荷平衡的方式，將P立柱布局與拐角區匹配起來卻很困難。帶有曲型角布局和直端延伸到P —立柱的超級結MOSFET器件，由于其拐角區域處的電荷不平衡，因此經常具有很低的擊穿電壓。之前有人曾嘗試過，通過保留未連接到主P立柱條紋中的小孔或P立柱島，來平衡拐角區域處的電荷。但遺憾的是，這種方法會引起非箝位感應開關(UIS)，或者并不足以改善擊穿電壓。而且，有些平衡拐角區域處電荷的方法還需要三維模型軟件。使用這些軟件不僅價格昂貴、操作復雜，還耗費時間。正是在這一前提下，提出了本專利技術的各種實施例。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于設計超級結器件布局的方法，該方法包括:步驟a:確定形成在超級結器件的摻雜層中，有源單元區的有源單元立柱結構中每單位面積上，以及形成在摻雜層中有源單元區周圍的終止區的終止立柱結構中的每單位面積上，第一類型摻雜物的植入劑量Qimp，其中所述的摻雜層具有厚度t以及與第一導電類型摻雜物的電荷類型相反的第二導電類型的摻雜物的摻雜密度M ；步驟b:設計有源單元立柱結構的布局，使第一導電類型摻雜物的電荷，與有源單元區的摻雜層中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡；并且步驟c:設計終止立柱結構附近的有源單元立柱結構末端的布局，使末端里的第一導電類型摻雜物的電荷以及終止立柱結構中第一導電類型摻雜物的電荷，與超級結器件的拐角區域中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。上述的方法，設計立柱結構末端的布局，包括考慮到拐角的曲率，對有源單元立柱結構的拐角附近的有源單元立柱結構的末端布局進行調整。上述的方法，包括調整布局的形狀，將拐角附近的一部分摻雜層分成面積為A的一個或多個區域，并設計有源單元立柱結構的末端，使任意一個或多個區域都含有一個面積為Al的第一導電類型摻雜物的終止立柱和/或有源單元立柱結構，以至于對于任意一個或多個區域而言，A1/A都是一個常數。上述的方法，常數A1/A等于M t/Qinip。上述的方法，拐角附近的一個或多個有源單元立柱結構的末端的布局都含有一個鉤狀部分，其中設計末端的拐角布局包括設計鉤狀部分，以保持A1/A這個常數。上述的方法，所述的鉤狀部分朝著最靠近晶片中心的一側彎曲，超級結器件就形成在該晶片上。上述的方法，從鉤狀部分對邊上的末端，除去一個楔形。上述的方法，設計末端部分包括調節一個或多個末端與鄰近的終止立柱結構之間的距離。上述的方法，末端的布局含有一個邊緣環狀部分，連接兩個或多個相鄰有源單元立柱結構的末端。 上述的方法，從與邊緣環交叉的銳角邊的末端，除去一個切口。上述的方法，邊緣環在與末端交叉的銳角邊處較窄。本專利技術還提供一種超級結器件，包括:一個摻雜層；一個有源單元區，具有多個形成在摻雜層中的有源單元立柱結構；以及一個終止區，具有一個或多個終止立柱結構，形成在有源單元區周圍的摻雜層中，其中所述有源單元立柱結構和終止立柱結構的特征在于，包括劑量為Qinip的第一導電類型摻雜物，其中所述摻雜層的特征在于，包括厚度為t以及與第一導電類型摻雜物的電荷類型相反的每單位體積上摻雜密度為M的第二導電類型的摻雜物；其中設計有源單 元結構立柱結構的布局，使第一導電類型摻雜物的電荷，與有源單元區的摻雜層中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡；其中設計終止立柱結構附近的有源單元立柱結構末端的拐角布局，使末端里的第一導電類型摻雜物的電荷以及終止立柱結構中第一導電類型摻雜物的電荷，與摻雜層的鄰近部分中的第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。上述的超級結器件，末端的布局含有一個邊緣環狀部分，連接兩個或多個相鄰有源單元立柱結構的末端。上述的超級結器件，從與邊緣環交叉的銳角邊的末端，除去一個切口。上述的超級結器件，邊緣環在與末端交叉的銳角邊處較窄。上述的超級結器件，考慮到拐角的曲率，對終止立柱結本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一個半導體器件的終止結構，其特征在于，包括：一個通道停止場板，位于半導體材料的邊緣附近的半導體材料的表面上，其中通道停止場板利用半導體材料構成一個肖特基型停止通道。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：管靈鵬，安荷·叭剌，朱廷剛，馬督兒·博德，
申請(專利權)人：萬國半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：