[發(fā)明專利]超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110407746.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN103165670A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;王永成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 王江富

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

超級(jí)結(jié)MOSFET采用新的耐壓層結(jié)構(gòu)，利用一系列的交替排列的P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層來在截止?fàn)顟B(tài)下在較低電壓下就將所述P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層耗盡，實(shí)現(xiàn)電荷相互補(bǔ)償，從而使P型半導(dǎo)體薄層和N型半導(dǎo)體薄層在高摻雜濃度下能實(shí)現(xiàn)高的擊穿電壓，從而同時(shí)獲得低導(dǎo)通電阻和高擊穿電壓，打破傳統(tǒng)功率MOSFET理論極限。同已有的DMOS器件一樣，一個(gè)超級(jí)結(jié)MOSFET是由很多的單元重復(fù)排列形成的；由于各單元的一致性，單元之間通常不存在電壓擊穿的問題，但最外圈的單元與襯底之間，存在著電壓差，易于發(fā)生擊穿；因此超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)十分重要，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)產(chǎn)品的直流參數(shù)，動(dòng)態(tài)特性和可靠性都有重要影響。所以在終端設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)終端結(jié)構(gòu)的保護(hù)能力留有足夠的余量來提升產(chǎn)品的性能。

中國(guó)專利申請(qǐng)201010141072.X公開了一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其俯視圖如圖1所示，包括1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)，其中所述1區(qū)為所述超級(jí)結(jié)器件的電流流動(dòng)區(qū)，該電流流動(dòng)區(qū)包含多個(gè)并行排列的電流流動(dòng)區(qū)溝槽25。所述2區(qū)和所述3區(qū)構(gòu)成所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，在所述超級(jí)結(jié)器件導(dǎo)通時(shí)不提供電流，在反向截止?fàn)顟B(tài)用于承擔(dān)從所述1區(qū)到所述超級(jí)結(jié)器件最外端的電壓。所述2區(qū)和3區(qū)都環(huán)繞在所述電流流動(dòng)區(qū)的外周，其中所述2區(qū)和所述1區(qū)相鄰接，所述2區(qū)包括至少一P型環(huán)24、和至少一溝槽環(huán)23，所述P型環(huán)24至少覆蓋一所述溝槽環(huán)23；所述3區(qū)包括至少一溝槽環(huán)23和一溝道截止環(huán)21。所述溝槽環(huán)23為四方形的結(jié)構(gòu)，在所述溝槽環(huán)23的四角各形成有一附加溝槽22，該附加溝槽22用做電荷平衡補(bǔ)償。

中國(guó)專利申請(qǐng)201010141072.X公開的超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，是利用挖深槽然后在深槽內(nèi)用填充工藝填入與襯底相反型的參雜硅來實(shí)現(xiàn)，是采用平行的環(huán)裝結(jié)構(gòu)的溝槽環(huán)23來形成電流流動(dòng)區(qū)的最外部保護(hù)區(qū)，由于各溝槽環(huán)23電位會(huì)是浮空狀態(tài)，所以在超級(jí)結(jié)器件反偏工作時(shí)，各溝槽環(huán)23上的電位由于所處位置的距離電流流動(dòng)區(qū)遠(yuǎn)近而不同，導(dǎo)致加在各溝槽環(huán)23上的PN結(jié)的反偏電壓也不一致，導(dǎo)致各溝槽環(huán)23的PN結(jié)耗盡效果不一致，PN的耗盡效率沒有得到充分利用，結(jié)果需要增大終端保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)的面積來得到足夠的分壓效果，降低了產(chǎn)品管芯面積的實(shí)際使用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是提供一種超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，能大大提高硅片面積的利用效率。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，在超級(jí)結(jié)器件的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，所述電流流動(dòng)區(qū)包含多個(gè)并行排列的電流流動(dòng)區(qū)溝槽；

所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)成方形環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)的外周，所述超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)短溝槽，所述短溝槽同所述電流流動(dòng)區(qū)溝槽相分離；

其中，位于電流流動(dòng)區(qū)溝槽上方及下方的短溝槽平行于所述電流流動(dòng)區(qū)溝槽，位于電流流動(dòng)區(qū)溝槽左側(cè)及右側(cè)的短溝槽垂直于所述電流流動(dòng)區(qū)溝槽。

位于方形終端保護(hù)結(jié)構(gòu)四個(gè)角部的短溝槽為扇形或梯形。

所述電流流動(dòng)區(qū)溝槽及所述短溝槽形成于摻雜硅外延層中，在所述電流流動(dòng)區(qū)溝槽及所述短溝槽中填充有同摻雜硅外延層反型的摻雜硅。

較佳的，各短溝槽的長(zhǎng)度大于所述摻雜硅外延層的厚度。

較佳的，位于電流流動(dòng)區(qū)溝槽上方及下方的短溝槽等間距，位于電流流動(dòng)區(qū)溝槽左側(cè)及右側(cè)的短溝槽等間距，位于方形終端保護(hù)結(jié)構(gòu)四個(gè)角部的短溝槽等間距。

所述短溝槽中填充的摻雜硅可以不接電位。

所述短溝槽中填充的摻雜硅，可以通過同型阱或者金屬走線和電流流動(dòng)區(qū)的源極相連。

本申請(qǐng)的超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，由多個(gè)短溝槽平行環(huán)繞電流流動(dòng)區(qū)形成，所以各個(gè)短溝槽上的電位相同，而且靠近電流流動(dòng)區(qū)的源區(qū)，在超級(jí)結(jié)器件反偏工作時(shí)，各短溝槽內(nèi)填充的摻雜硅可以充分的和反型摻雜硅外延相互耗盡，而且分布也均勻，短溝槽的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，超級(jí)結(jié)器件的耐壓能力越好，所以短溝槽的寬度只要達(dá)到摻雜硅外延的厚度就可以達(dá)到超級(jí)結(jié)器件的縱向耐擊穿能力，從而可以大大提高硅片面積的利用效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案，下面對(duì)本申請(qǐng)所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是一種現(xiàn)有超級(jí)結(jié)器件的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)俯視圖；