[實用新型]一種超結(jié)器件的非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220013362.0
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN202534650U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜貫軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安龍騰新能源科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導(dǎo)體器件與工藝制造領(lǐng)域，具體涉及一種超結(jié)器件的非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

超結(jié)VDMOS是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新型功率半導(dǎo)體器件。它在普通垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體（VDMOS）基礎(chǔ)上，引入超結(jié)（Superjunction）結(jié)構(gòu)，使之即具有VDMOS輸入阻抗高、開關(guān)速度快、工作頻率高、電壓控制、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動電路簡單，又克服了VDMOS的導(dǎo)通電阻與擊穿電壓成2.5次方關(guān)系急劇增加的缺點。目前超結(jié)VDMOS已廣泛應(yīng)用于電腦、手機、照明以及液晶或等離子電視機和游戲機等消費電子產(chǎn)品的電源或適配器。

對于結(jié)終端技術(shù)，陳星弼院士指出，任何一種結(jié)終端技術(shù)都是在耗盡層內(nèi)引入電荷。對于平面PN結(jié)來說，如果在P型耗盡區(qū)的表面引入一個正電荷，那么該電荷所產(chǎn)生的電場與冶金結(jié)處的電場方向相反，故削弱了該電荷靠近冶金結(jié)處的電場，不過同時該電荷也增加了遠離結(jié)面處的電場。

在超結(jié)器件的元胞區(qū)耐壓層，通過P柱和N柱區(qū)的離子數(shù)目基本相等來保持電荷平衡，但是在結(jié)終端區(qū)，電場強度比元胞區(qū)小，使得P柱的受主離子無法完全電離，即P柱無法完全耗盡，并且由內(nèi)到外這種情況越來越嚴重，而傳統(tǒng)的超結(jié)器件結(jié)終端結(jié)構(gòu)不能很好地承受較高的擊穿電壓。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種大大減小了結(jié)終端區(qū)域的面積，進而減小了整個器件的導(dǎo)通電阻的超結(jié)器件的非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)。

為解決上述的技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案：

一種超結(jié)器件的非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于：所述的結(jié)終端結(jié)構(gòu)的結(jié)終端區(qū)設(shè)置若干個摻雜濃度不同的均勻P柱，在P柱的掩膜板上設(shè)置有不連續(xù)的阻擋圖形。

上述的阻擋圖形為直徑為0.5~2um的圓形或正六邊形的規(guī)則幾何圖形，并且在P柱掩膜板上均勻排布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果：

本實用新型可以有效地改善結(jié)終端器件的擊穿電壓特性，并且具有較短的結(jié)終端長度，使得器件的總體器件面積得到縮小，在相同的芯片面積上進一步減小了器件導(dǎo)通電阻。

附圖說明

圖1是本實用新型的P柱掩膜板俯視示意圖；

圖2是本實用新型的結(jié)終端結(jié)構(gòu)的P柱掩膜板示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型的結(jié)終端結(jié)構(gòu)形成了一種非平衡結(jié)構(gòu)，即結(jié)終端區(qū)的P柱摻雜濃度不再與元胞區(qū)的P柱摻雜濃度分布相同，而是根據(jù)各處的橫向電場分布情況利用橫向變摻雜方法進行相應(yīng)調(diào)整P柱有效離子注入面積，從而減小結(jié)終端區(qū)的P柱的離子注入的總量，由于多次外延多次注入工藝外延層形成以后進行高溫長時間的推結(jié)，使得P柱形成均勻的受主離子摻雜濃度降低的P柱。在超結(jié)器件將要達到擊穿電壓時，使得結(jié)終端區(qū)的P柱的受主離子完全電離，即P柱完全耗盡，電場分布較常規(guī)超結(jié)結(jié)終端更加均勻合理，從而可以用更小的結(jié)終端面積來承受相同的擊穿電壓。

參見圖1，本實用新型的P柱掩膜板的中間的條形區(qū)域為元胞區(qū)，周圍的環(huán)形區(qū)為結(jié)終端區(qū)，結(jié)終端區(qū)可以有五個或更多個P柱與表面的場板，場限環(huán)等結(jié)構(gòu)組成。

參見圖2，在P柱掩膜板中形成不連續(xù)的阻擋圖形，通過不同的P柱的調(diào)整阻擋圖形的大小與數(shù)目，就可以有效地控制P柱的受主離子數(shù)目，最后通過高溫長時間的推結(jié)形成均勻摻雜的P柱，其中的最左側(cè)的P柱與其表面附近的P^-阱等結(jié)構(gòu)構(gòu)成主結(jié)，其P柱濃度與元胞區(qū)的濃度相同，第二到第五個P柱的版圖皆有均勻分布的不連續(xù)的阻擋圖形存在，其大小與數(shù)目取決于各個P柱的電場強度，并決定了P柱離子注入的有效面積，通過調(diào)整這些數(shù)目可以有效地控制受主離子的數(shù)量，從而達到了得到受主離子濃度不同的P柱的目的。

通過調(diào)整不同的P柱的阻擋圖形的大小與數(shù)目，決定了P柱的有效離子注入面積，而在摻雜濃度相同的P柱的結(jié)終端結(jié)構(gòu)中，達到擊穿電壓時，各個P柱均有未耗盡區(qū)，在非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)中阻擋圖形的大小和數(shù)目與上述摻雜濃度相同的P柱的結(jié)終端結(jié)構(gòu)中未耗盡區(qū)面積成正比。阻擋圖形為直徑為0.5~2um的圓形或正六邊形的規(guī)則幾何圖形，并且在P柱掩膜板上均勻排布。