专利名称：表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管终端结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体功率器件技术领域，涉及受可动离子沾污影响的硅制高压功率器件，特别适用于娃制超结纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管(SuperjunctionVDM0S,即超结VDM0S，一下均简写为超结VDM0S)，更具体的说，涉及ー种在高温反偏条件下具有高可靠性的硅制超结VDMOS的终端结构。
技术背景 目前，功率器件在日常生活、生产等领域的应用越来越广泛，特别是功率金属氧化物半导体场效应晶体管，由于它们拥有较快的开关速度、较小的驱动电流、较宽的安全工作区，因此受到了众多研究者们的青睐。如今，功率器件正向着提高工作电压、増加工作电流、减小导通电阻和集成化的发展。超结的实用新型是功率金属氧化物半导体场效应晶体管技术上的ー个里程碑。功率器件不仅在国防，航天，航空等尖端技术领域倍受青睐，在エ业，民用家电等领域也同样为人们所重视。随着功率器件的日益发展，其可靠性也已经成为人们普遍关注的焦点。功率器件为电子设备提供所需形式的电源和电机设备提供驱动，几乎一切电子设备和电机设备都需用到功率器件，所以对器件可靠性的研究有着至关重要的意义。可靠性的定义是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。所谓规定的条件，主要指使用条件和环境条件。使用条件是指那些将进入到产品或材料内部而起作用的应カ条件，如电应力、化学应カ和物理应力。可靠性试验的范围非常广泛，其目的是为了考核电子元器件等电子产品在储存、运输和工作过程中可能遇到各种复杂的机械、环境条件。由于功率器件的应用场合，高温高压条件下的可靠性性显得尤为重要，高温反偏(High Temperature Reverse bias, HTRB)测试正是为了评估功率芯片在高温反偏条件下的使用寿命以及可靠性所进行的一种可靠性测试；在高温高压条件下由封装引入的可动离子(主要是纳离子)会有一定几率穿过功率器件芯片的钝化层和介质层进入到硅与ニ氧化硅的界面，这些可动离子会改变功率器件的硅表面电场分布使器件的耐压退化。因此，降低功率器件在高温反偏测试下的耐压敏感度有着极其重要的意义。通过在超结VDMOS的終端结构硅表面设置可动离子阻断结构能够抑制可动离子由超结VDMOS的終端结构区域向芯片中心区域移动。在阻断结构附近电场线比较密集，从而电场強度较大；相对于其它区域，在阻断结构附近电场强度大小会有局部的峰值(以下称为峰值电场)。当可动离子移动到阻断结构附近时，受到峰值电场的作用，可动离子将被固定在阻断结构附近某处，不再继续移动。因此，设置在超结VDMOS終端结构表面的阻断结构能够抑制可动离子的移动，从而达到提高超结VDMOS抗可动离子沾污的能力。
发明内容本实用新型提供了表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，所涉及的结构能够阻止可动离子移动到芯片内部，提高了晶体管抗可动离子沾污的能力。本实用新型采用如下技术方案表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，包括兼做漏区的环形N型重掺杂硅衬底且所述N型重掺杂硅衬底的内、外边界为矩形，在N型重掺杂硅衬底下表面设置有漏极金属，在N型重掺杂娃衬底之上表面设有N型掺杂娃外延层,在N型掺杂硅外延层上设有超结结构，超结结构包括P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域，且P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域沿所述终端结构的纵向交替排列，其特征在干，在超结结构上设有ニ氧化硅区和条形ニ氧化硅，所述条形ニ氧化硅位于所述终端结构纵向边上，并且，沿所述终端结构纵向平行排列，所述ニ氧化硅区覆盖所述終端结构的横向边。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点 I、本实用新型结构在传统的超结结构上设有条形ニ氧化硅掺杂硅区域，在每个条形ニ氧化硅区域的边界处附近能够形成峰值电场，这些峰值电场将移动到附近的可动离子固定住，使可动离子无法到达芯片内部，从而提高了芯片的可靠性。
图I是本实用新型内容所涉及的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构位于芯片中的位置示意图。图2是本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构中部分区域的俯视示意图，其中条形ニ氧化硅的两端分别延伸至所述终端结构的外边界，ニ氧化硅区始于终端结构的一条纵向内边界的延长线、止于终端结构的另一条纵向内边界的延长线。图3是图2中本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构沿AA’方向的剖面图。图4是图2中本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构沿BB’方向的剖面图，其中含有该结构表面峰值电场的示意图。图5是图2中本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构沿Ce’方向的剖面图。图6是图2中本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构沿DD’方向的剖面图。图7是本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构中部分区域的的俯视示意图，其中条形ニ氧化硅始于终端结构的一条横向内边界的延长线、止于终端结构的另一条横向内边界的延长线，ニ氧化硅区覆盖所述终端结构的横向边且ニ氧化硅区的两端分别延伸至所述终端结构的外边界。
具体实施方式
表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，包括兼做漏区的环形N型重掺杂硅衬底4且所述N型重掺杂硅衬底4的内、外边界为矩形，在N型重掺杂硅衬底4下表面设置有漏极金属11,在N型重掺杂娃衬底4之上表面设有N型掺杂娃外延层5,在N型掺杂硅外延层5上设有超结结构，超结结构包括P型掺杂硅柱状区域6和N型掺杂硅柱状区域7，且P型掺杂硅柱状区域6和N型掺杂硅柱状区域7沿所述终端结构的纵向交替排列，其特征在于，在超结结构上设有ニ氧化硅区8和条形ニ氧化硅9，所述条形ニ氧化硅9位于所述終端结构纵向边上，并且，沿所述终端结构纵向平行排列，所述ニ氧化硅区8覆盖所述終端结构的横向边。ニ氧化硅区域8与条形ニ氧化硅10的尺寸关系为以下两种方式之一( I)条形ニ氧化硅9的两端分别延伸至所述终端结构的外边界，ニ氧化硅区8始于终端结构的一条纵向内边界的延长线、止于终端结构的另一条纵向内边界的延长线。(2)条形ニ氧化硅9始于终端结构的一条横向内边界的延长线、止于终端结构的另一条横向内边界的延长线，ニ氧化硅区8覆盖所述终端结构的横向边且ニ氧化硅区8的 两端分别延伸至所述终端结构的外边界。下面參照附图，对本实用新型的具体实施方式
做出更为详细的说明參考图1，本实用新型涉及的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管终端结构I位于过渡区2周围，所述过渡区2包围原胞区3。图2是本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构I其中的区域101的俯视示意图，其中条形ニ氧化硅9的两端分别延伸至所述终端结构的外边界，ニ氧化硅区8始于终端结构的一条纵向内边界的延长线、止于终端结构的另一条纵向内边界的延长线。沿图2中ムム’、88’、0’、00’的剖面示意图分别为图3、图4、图5、图6。图6是本实用新型的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构I其中的区域101的俯视示意图，其中形ニ氧化硅9始于终端结构的一条横向内边界的延长线、止于终端结构的另一条横向内边界的延长线，ニ氧化硅区8覆盖所述终端结构的横向边且ニ氧化硅区8的两端分别延伸至所述终端结构的外边界。
权利要求1.ー种表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，包括兼做漏区的环形N型重掺杂硅衬底(4)且所述N型重掺杂硅衬底(4)的内、外边界为矩形，在N型重掺杂娃衬底(4)下表面设置有漏极金属(11)，在N型重掺杂娃衬底(4)之上表面设有N型掺杂娃外延层(5),在N型掺杂娃外延层(5)上设有超结结构,超结结构包括P型掺杂娃柱状区域(6)和N型掺杂硅柱状区域(7)，且P型掺杂硅柱状区域(6)和N型掺杂硅柱状区域(7)沿所述终端结构的纵向交替排列，其特征在于，在超结结构上设有ニ氧化硅区(8)和条形ニ氧化硅(9)，所述条形ニ氧化硅(9)位于所述終端结构纵向边上，并且，沿所述终端结构纵向平行排列，所述ニ氧化硅区(8)覆盖所述终端结构的横向边。
2.根据权利要求I所述的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，其特征在于，条形ニ氧化硅(9)的两端分别延伸至所述终端结构的外边界，ニ氧化硅区(8)始于终端结构的一条纵向内边界的延长线、止于终端结构的另一条纵向内边界的延长线。
3.根据权利要求I所述的表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管終端结构，其特征在于，条形ニ氧化硅(9)始于终端结构的一条横向内边界的延长线、止于终端结构的另一条横向内边界的延长线，ニ氧化硅区(8)覆盖所述终端结构的横向边且ニ氧化硅区(8)的两端分别延伸至所述终端结构的外边界。
专利摘要一种表面场氧化层不连续的超结金属氧化物场效应管终端结构，包括兼做漏区的环形N型重掺杂硅衬底且所述N型重掺杂硅衬底的内、外边界为矩形，在N型重掺杂硅衬底下表面设置有漏极金属，在N型重掺杂硅衬底之上表面设有N型掺杂硅外延层，在N型掺杂硅外延层上设有超结结构，超结结构包括P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域，且型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域沿所述终端结构的纵向交替排列，其特征在于，在超结结构上设有二氧化硅区和条形二氧化硅，所述条形二氧化硅位于所述终端结构纵向边上，并且，沿所述终端结构纵向平行排列，所述二氧化硅区覆盖所述终端结构的横向边。
文档编号H01L29/78GK202394981SQ201120391579
公开日2012年8月22日 申请日期2011年10月15日 优先权日2011年10月15日
发明者孙伟锋, 张龙, 时龙兴, 林颜章, 祝靖, 陆生礼, 马文力 申请人:东南大学