[發明專利]一種P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管

無效

• 申請號: 201210365606.6
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102867844A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 祝靖;林吉勇;陳輝;錢欽松;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;朱芳雄

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，更具體的說，是關于提高縱向耐壓的一種漏端帶有縱向超結結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管。

背景技術

功率半導體器件是電力電子系統中進行能量控制和轉換的基本元件，電力電子技術的不斷發展為功率半導體器件開拓了廣泛的應用領域。以具有較快的開關速度、較寬的安全工作區特點的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管為代表的現代電力電子器件和相關產品在計算機、通訊、消費電子、汽車電子為代表的4C產業中發揮著重要作用。如今，功率器件正向著提高工作電壓、增加工作電流、減小導通電阻和集成化的方向發展。超結的發明是功率金屬氧化物半導體晶體管技術上的一個里程碑。

功率器件廣泛應用于電力電子領域，許多的應用場合要求其必須能夠承受較高的電壓。而器件的耐壓由橫向上的耐壓和縱向上的耐壓兩者共同決定。提高橫向耐壓通常采用RESURF（減小表面電場），浮空場限環，VLD（漂移區變摻雜）等技術，目前已能將橫向耐壓提高到很高的水平（1000V以上），此時，器件的擊穿很多時候發生在縱向結構上，因此，功率器件的縱向耐壓成為決定器件耐壓的關鍵因素。

傳統的提高縱向耐壓的方法是增大器件的外延層厚度，但厚的外延層在工藝上勢必增加隔離難度．同時也使外延時間加長，增加成本，所以為了滿足高、低壓兼容的需要，在硅基中采用超薄外延橫向技術已成為發展的趨勢。因此在橫向耐壓足夠高時，就有必要對器件縱向結構進行優化，從而提高器件的縱向耐壓，進而提高整個功率器件的擊穿電壓。

發明內容

本發明提供一種P型縱向高耐壓橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，本發明能提高器件的縱向耐壓，從而提高整個器件的擊穿電壓。

本發明采用如下技術方案：

一種P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，包括：P型硅襯底，在P型硅襯底上設有N型外延層，在N型外延層上設有P-漂移區、N型體區及超結結構，超結結構由連接漏區及N型外延層方向相間分布的P型區和N型區構成，且N型外延層的上表面為P-漂移區、N型體區及超結結構覆蓋，在N型體區上方設有P型源區、N型體接觸區及柵氧化層，在P-漂移區上方設有P型緩沖層，在P型緩沖層上方設有P型漏區，在柵氧化層上方設有多晶硅柵，在P型源區、N型體接觸區、多晶硅柵、P-漂移區、P型漏區上方設有場氧化層，在P型源區及N型體接觸區上接有穿通場氧化層的第一金屬引線，多晶硅柵接有穿通場氧化層的第二金屬引線，P型漏區接有穿通場氧化層的第三金屬引線。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、本發明的帶有超結結構的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管采用了新結構，即在P型緩沖層13和N型外延層14之間加入P型區和N型區相間分布的超結結構。相對于傳統的沒有縱向超結的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管（圖2），本發明實現了三個面的耗盡，即超結結構中的P型區15和N型區16之間的側面的耗盡，超結結構中的N型區16頂部與漏端P型緩沖層13底部之間的耗盡，超結結構中的P型區15底部與N型外延層14頂部之間的耗盡。這樣的耗盡機制使超結結構中的P型區15和N型區16之間完全耗盡，這相當于在P型緩沖層13和N型外延層14之間加入了一層介質層，使P型緩沖層13和N型外延層14形成PIN的二極管結構，其電場結構如圖3所示，而圖4為傳統的沒有超結結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的電場分布，因為器件的縱向耐壓正是對圖3和圖4所示電場進行積分，從圖3和圖4的比較可以看出，帶有超結結構的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的新型結構耐壓比沒有超結的傳統的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的耐壓高，因此采用帶有縱向超結的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管的新型結構提高了器件的耐壓。

2、本發明的帶有超結結構的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，由于漏端下的超結結構完全耗盡，與傳統的沒有縱向超結結構的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管相比，具有在相同耐壓下外延厚度較小，或相同厚度的外延層時，具有更高的耐壓。

3、本發明的帶有超結結構的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，完全基于現有的制備橫向雙擴散晶體管的工藝，具有較好的兼容性。

4、本發明的帶有超結結構的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管散熱性好，成本低。

附圖說明

圖1是本發明所述的漏端帶有縱向超結的P型縱向高耐壓的橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管。