[發明專利]一種半導體器件的終止結構

有效

• 申請號: 201310033999.5
• 申請日: 2011-02-15
• 公開（公告）號: CN103151379A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 管靈鵬;安荷·叭剌;朱廷剛;馬督兒·博德
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明主要是關于金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET），更確切地說，是關于一種用于超級結型MOSFET器件的終止結構。

背景技術

功率MOSFET典型應用于需要功率轉換和功率放大的器件中。對于功率轉換器件來說，市場上可買到的代表性的器件就是雙擴散MOSFET（DMOSFET）。在一個典型的晶體管中，大部分的擊穿電壓BV都由漂移區承載，為了提供較高的擊穿電壓BV，漂移區要輕摻雜。然而，輕摻雜的漂移區會產生高導通電阻R_dson。對于一個典型的晶體管而言，R_dson與BV^2.5成正比。因此，對于傳統的晶體管，隨著擊穿電壓BV的增加，R_dson也急劇增大。

超級結是一種眾所周知的半導體器件。超級結晶體管提出了一種可以在維持很高的斷開狀態擊穿電壓（BV）的同時，獲得很低的導通電阻（R_dson）的方法。超級結器件含有形成在漂移區中的交替的P－型和N－型摻雜立柱。在MOSFET的斷開狀態時，在相對很低的電壓下，立柱就完全耗盡，從而能夠維持很高的擊穿電壓（立柱橫向耗盡，因此整個p和n立柱耗盡）。對于超級結，導通電阻R_dson的增加與擊穿電壓BV成正比，比傳統的半導體結構增加地更加緩慢。因此，對于相同的高擊穿電壓（BV），超級結器件比傳統的MOSFET器件具有更低的R_dson（或者，相反地，對于特定的R_dson，超級結器件比傳統的MOSFET具有更高的BV）。

例如Onishi，Y；lwamoto，S；Sato，T；Nagaoka，T；Ueno，K；Fujihira，T于2002年，在《第14屆功率半導體器件和集成電路研討會公報》241－244頁的《24mΩcm²680V硅超級結MOSFET》中提出了超級結器件，特此引用其全文，以作參考。圖1表示一種傳統超級結器件100的一部分有源單元部分的剖面圖。在本例中，器件100的有源單元部分包括一個形成在適當摻雜的（例如N＋）襯底102上的垂直FET結構（例如N－通道），襯底102作為帶有漏極接頭105的漏極區。適當摻雜的（例如N－外延或N－漂移）層104位于襯底102的上方。在本例中，器件100還包括一個P－本體區106、一個N＋源極區108以及一個N＋多晶硅柵極區112。器件100還包括一個柵極接頭（圖中沒有表示出）和一個源極金屬114。如圖1所示，超級結結構可以含有交替電荷平衡的P－型立柱120和N－型立柱122。在低壓下，這些立柱在水平方向上完全耗盡，從而在垂直方向上可以承受很高的擊穿電壓。N－型立柱122可以由部分N－型外延層104構成，N－型外延層104位于P－型立柱120附近。

這種器件的終止結構通常由較遠的P立柱構成，P立柱的排列圖案朝著晶片的邊緣或間隔處延伸。為了簡便，器件100的有源單元部分P－立柱120，在此簡稱為有源單元P－立柱，形成在終止區中的P－立柱簡稱為終止P－立柱。

在一個超級結器件中，包括拐角和終止區在內的各處電荷都需要平衡。在有源區的中心部分中，P立柱可以處于均勻的水平行列，這樣很容易達到電荷平衡。然而，在邊緣和拐角處，卻很難獲得電荷平衡，從而使這些區域中的BV較低，而且器件的耐用性較差。因此，必須優化超級結器件的有源單元拐角區和終止區的設計，以便在終止區中保持電場分布均勻以及BV均勻。在拐角區中，使用彎曲的終止區設計，可以降低電場，從而提高BV。典型方案是使用半徑約為150－200mm左右的拐角。但是，要以電荷平衡的方式，將P立柱布局與拐角區匹配起來卻很困難。

帶有曲型角布局和直端延伸到P－立柱的超級結MOSFET器件，由于其拐角區域處的電荷不平衡，因此經常具有很低的擊穿電壓。之前有人曾嘗試過，通過保留未連接到主P立柱條紋中的小孔或P立柱島，來平衡拐角區域處的電荷。但遺憾的是，這種方法會引起非箝位感應開關（UIS），或者并不足以改善擊穿電壓。而且，有些平衡拐角區域處電荷的方法還需要三維模型軟件。使用這些軟件不僅價格昂貴、操作復雜，還耗費時間。

正是在這一前提下，提出了本發明的各種實施例。

發明內容

本發明提供一種用于設計超級結器件布局的方法，該方法包括：