[發明專利]垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管

有效

• 申請號: 200910110065.0
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101719509A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 譚咸寧
• 申請（專利權）人: 深圳深愛半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭小粵

【技術領域】

本發明涉及半導體器件，尤其涉及一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效 應管(DMOSFET)。

【背景技術】

對于高壓工作的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管來說，位于邊界 (即終端)的MOS單元與襯底表面的電壓相差很大，往往引起表面電場過于集中 而造成器件的邊緣擊穿。因此，為了保證垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應 管能夠在高壓下正常工作，通常需要在器件邊界處設計結終端保護結構，來減 小表面電場強度，提高垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管PN結擊穿電 壓。

然而采用終端保護結構會占用芯片的面積，增加生產成本。圖2為芯片終 端區域示意圖，空白區域為終端區域，a為芯片邊長，L為終端長度，則終端區 域面積約等于：[L*(a-L)]*4。圖3為一種耐壓為600V的傳統終端結構剖面圖(沿 圖1的A-A方向剖開)。包括硅基N型襯底102，硅基N型襯底102上的N-外 延層104，在N-外延層104上部設置的P型分壓環106，位于N-外延層104上 的氧化層108，氧化層108上的磷硅玻璃(psg)層110，以及設于P型分壓環 106上的金屬層114。由于需要使用8個分壓環才能達到600V的耐壓，導致終 端長度較長，占用了較多的芯片面積。

【發明內容】

為了解決傳統垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管的終端長度較長， 占用芯片面積過大的問題，有必要提供一種終端長度較短的垂直雙擴散金屬 氧化物半導體場效應管。

一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管，所述垂直雙擴散金屬氧化 物半導體場效應管的終端結構包括：硅基襯底，設于硅基襯底上的外延層，在 外延層上部設置的至少一個分壓環，位于外延層上的氧化層，設于氧化層上的 多晶硅場板，多晶硅場板表面的玻璃層，以及設于玻璃層上的金屬場板，所述 至少一個分壓環中的一個分壓環、以及依次覆蓋其上的氧化層、多晶硅場板、 玻璃層、金屬場板構成至少一個場板分壓環復合結構，所述構成場板分壓環復 合結構的分壓環上設置有第一通孔，金屬場板通過第一通孔與該分壓環接觸。

優選的，所述至少一個分壓環中除所述構成場板分壓環復合結構的分壓環 以外的一個分壓環、以及依次覆蓋其上的氧化層、多晶硅場板、玻璃層構成環 節。

優選的，所述終端結構進一步包括設于玻璃層和金屬場板表面的氮化硅 層。

優選的，所述場板分壓環復合結構采用浮置場板結構，多晶硅場板只覆蓋 分壓環的一部分，所述第一通孔設置于分壓環上未被多晶硅場板覆蓋的部分， 使得金屬場板通過第一通孔貫穿氧化層、多晶硅場板、玻璃層，且在通孔內并 不與多晶硅場板接觸；所述多晶硅場板上設有第二通孔，使金屬場板貫穿玻璃 層與多晶硅場板接觸。

優選的，所述氧化層的成分為二氧化硅；所述玻璃層的成分是硼磷硅玻璃 或磷硅玻璃。

優選的，所述場板分壓環復合結構位于環節的兩側。

優選的，所述環節的數量為零至五個。

優選的，所述垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管是N溝道場效應 管，所述硅基襯底的成分為N型硅，所述外延層的成分為N-型硅，所述分壓 環的成分為P型硅。

優選的，所述垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管是P溝道場效應管， 所述硅基襯底的成分為P型硅，所述外延層的成分為P-型硅，所述分壓環的 成分為N型硅。

優選的，所述環節以陣列形式排列，兩相鄰環節之間的間距沿著芯片中央 至芯片邊界的方向逐漸減小，且任意兩相鄰環節間的間距小于場板分壓環復合 結構與相鄰環節間的間距。

上述垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管改進了終端結構，例如對于 600V的耐壓，只需兩個場板分壓環復合結構配合兩個環節就能實現，而傳統終 端結構需要使用一個主結和八個分壓環。因此與傳統技術相比，在獲得同樣耐 壓值的情況下，減短了終端長度，也就相應減小了終端面積，從而提高了芯片 的利用率，節省了生產成本。

【附圖說明】

圖1是芯片的俯視圖。

圖2是芯片終端區域示意圖。

圖3是一種耐壓為600V的傳統終端結構剖面圖。

圖4是垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管在設計耐壓為650V時第一 實施方式的終端結構剖面圖。

【具體實施方式】