[發(fā)明專利]一種晶圓結(jié)構(gòu)以及應用其的功率器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310069766.0
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103199104A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 廖忠平
• 申請（專利權(quán)）人: 矽力杰半導體技術(shù)(杭州)有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是關(guān)于一種晶圓結(jié)構(gòu)以及應用其的功率器件。

背景技術(shù)

在功率器件制造工藝中，一般采用的晶圓結(jié)構(gòu)為：在原始的低阻半導體襯底上向外延伸一層高阻層，即外延層，用來耐受高壓，低阻襯底作為支撐而不增加更多的電阻。圖1（a）所示為現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的晶圓結(jié)構(gòu)的示意圖，其中1'為半導體襯底，2'為單一層次、均勻摻雜的外延層，而圖1（b）所示為對應的外延層2'摻雜濃度示意圖，其中橫坐標C表示摻雜濃度的大小，縱坐標Y表示縱向深度。但是這種外延結(jié)構(gòu)難以提高器件的終端耐壓參數(shù)（BV）。

參考圖2，所示為圖1所示的晶圓結(jié)構(gòu)應用在采用溝槽填充工藝制造的縱向超結(jié)金屬氧化物場效應晶體管（SuperJunctionMOSFET）的結(jié)構(gòu)示意圖。由于外延結(jié)構(gòu)在工藝過程中形成的表面場氧化層的作用，易于使外延層2中N型雜質(zhì)積聚在表面，因此在刻蝕的溝槽中填充P型硅形成的P柱4在制造的過程中，其表面部分的P型雜質(zhì)被中和，從而形成了向內(nèi)聚攏的結(jié)構(gòu)6，這種聚攏的結(jié)構(gòu)使得SJMOS的終端在表面處不易耗盡，導致了其擊穿電壓偏低。

參考圖3，所示為圖1所示的晶圓結(jié)構(gòu)應用在普通的垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管（VDMOS）終端中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中7為VDMOS的P型體區(qū)，8為耗盡層邊界，其構(gòu)成的終端結(jié)構(gòu)難以承受高壓，即耐壓系數(shù)較低，并且終端設計較為困難。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓結(jié)構(gòu)以及應用其的功率器件，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的功率器件耐壓不高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種晶圓結(jié)構(gòu)，包括：

高濃度摻雜的第一摻雜層；

依次位于所述第一摻雜層上的第二摻雜層和第三摻雜層；其中，所述第三摻雜層的摻雜濃度小于所述第二摻雜層或為本征摻雜。

優(yōu)選的，所述第二摻雜層的摻雜濃度為均勻分布或梯度分布。

優(yōu)選的，所述第二摻雜層的雜質(zhì)類型與所述第一摻雜層的雜質(zhì)類型相同或相反。

優(yōu)選的，所述第二摻雜層和第三摻雜層在所述第一摻雜層上依次外延生長形成。

依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種功率器件，包括依據(jù)本發(fā)明的任一晶圓結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述功率器件為金屬氧化層半導體場效晶體管（MOSFET）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）或二極管。

優(yōu)選的，所述金屬氧化層半導體場效晶體管（MOSFET）為縱向超結(jié)金屬氧化物場效應晶體管或垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管。

優(yōu)選的，所述縱向超結(jié)金屬氧化物場效應晶體管由溝槽填充工藝制造。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種新的晶圓結(jié)構(gòu)，其中摻雜濃度較高的第一摻雜層作為襯底結(jié)構(gòu)，位于第一摻雜層上的第二摻雜層具有一定的摻雜濃度，而最上方的第三摻雜層為本征材質(zhì)，這樣由第二摻雜層和第三摻雜層作為雙層的外延結(jié)構(gòu)應用在功率器件中。依據(jù)本發(fā)明的實施例不僅可以提高功率器件的耐壓，同時擊穿電壓的穩(wěn)定性也得到了較大的改善，并具有更強的工藝容差能力和更高的終端可靠性。通過下文優(yōu)選實施例的具體描述，本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點更顯而易見。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為現(xiàn)有晶圓結(jié)構(gòu)中的外延結(jié)構(gòu)和摻雜濃度分布的示意圖；

圖2所示為現(xiàn)有的晶圓結(jié)構(gòu)應用在縱向超結(jié)金屬氧化物場效應晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示為現(xiàn)有的晶圓結(jié)構(gòu)應用在垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的晶圓結(jié)構(gòu)及其摻雜濃度分布的示意圖；

圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的晶圓結(jié)構(gòu)應用在縱向超結(jié)金屬氧化物場效應晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的晶圓結(jié)構(gòu)應用在垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7所示為圖6中VDMOS結(jié)構(gòu)沿AA'方向的剖面圖。

圖中標號說明：1——第一摻雜層；2——第二摻雜層；3——第三摻雜層；4——P柱；5——碗狀結(jié)構(gòu)；6——聚攏結(jié)構(gòu)；7——P型體區(qū)；8——耗盡層邊界。

具體實施方式