[發明專利]一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構

有效

• 申請號: 201310078793.4
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103165657A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 喬明;李燕妃;吳文杰;溫恒娟;許琬;蔡林希;周鋅;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域，涉及一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構。

背景技術

高壓功率集成電路的發展離不開可集成的橫向高壓功率半導體器件。橫向高壓功率半導體器件通常為閉合結構，包括圓形、跑道型和叉指狀等結構。對于閉合的跑道型結構和叉指狀結構，在彎道部分和指尖部分會出現小曲率終端，電場線容易在小曲率半徑處發生集中，從而導致器件在小曲率半徑處提前發生雪崩擊穿，這對于橫向高壓功率器件版圖結構提出了新的挑戰。

專利文獻CN102244092B提供了“一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構（專利號：ZL201110166312.6）”，如圖1所示，器件終端結構包括漏極N⁺1、N型漂移區2、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、P-well區6、源極N⁺7、源極P⁺8。器件結構分為兩部分，包括直線結終端結構和曲率結終端結構。直線結終端結構中，P-well區6與N型漂移區2相連，當漏極施加高電壓時，P-well區6與N型漂移區2所構成的PN結冶金結面開始耗盡，輕摻雜N型漂移區2的耗盡區將主要承擔耐壓，電場峰值出現在P-well區6與N型漂移區2所構成的PN結冶金結面。為解決高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2所構成的PN結曲率冶金結面的電力線高度集中，造成器件提前發生雪崩擊穿的問題，專利采用了如圖1所示的曲率結終端結構，高摻雜P-well區6與輕摻雜P型襯底3相連，輕摻雜P型襯底3與輕摻雜N型漂移區2相連，高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2的距離為L_P。當器件漏極加高壓時，器件源極指尖曲率部分輕摻雜P型襯底3與輕摻雜N型漂移區2相連，代替了高摻雜P-well區6與輕摻雜N型漂移區2所構成的PN結冶金結面，輕摻雜P型襯底3為耗盡區增加附加電荷，既有效降低了由于高摻雜P-well區6處的高電場峰值，又與N型漂移區2引入新的電場峰值。由于P型襯底3和N型漂移區2都是輕摻雜，所以在同等偏置電壓條件下，冶金結處電場峰值降低。又由于器件指尖曲率部分高摻雜P-well區6與輕摻雜P型襯底3的接觸增大了P型曲率終端處的半徑，緩解了電場線的過度集中，避免器件在源極指尖曲率部分的提前擊穿，提高器件指尖曲率部分的擊穿電壓。同時，器件N型漂移區2表面具有超結結構，超結結構由相間排列的P型摻雜條10和N型摻雜條11組成，超結結構的存在為開態時器件提供低阻電流通路，關態時，P條和N條相互耗盡，優化表面電場，保持高的器件耐壓，很好的優化了器件比導通電阻和擊穿電壓的關系。該結構能夠提高橫向高壓功率器件的曲率部分的耐壓能力，同時不會占用較大的芯片面積。但該專利對直線結終端結構和曲率結終端結構相連部分的終端結構9（如圖1中虛線部分）沒有進行優化，在該結構9處，由于電荷的不平衡，器件耐壓不是最優值。通過本發明的實施，使得結構9處電荷平衡，進一步提高器件的耐壓，使得該結終端結構實現最優化。

發明內容

本發明針對中國專利ZL201110166312.6（發明名稱：一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構）直線結終端結構和曲率結終端結構相連部分的結終端結構9的電荷平衡問題，在保持器件表面橫向超結摻雜條寬度為最小光刻精度W情況下，對終端結構進行分析，提出表面超結結構滿足的關系，并對其進行仿真驗證，從而提高橫向高壓功率器件曲率部分的耐壓能力，同時節約器件版圖面積。

本發明技術方案為：

針對橫向高壓功率器件的結終端結構9（如圖1中虛線部分），在保持器件表面橫向超結寬度為光刻精度W情況下，對其進行濃度優化，從而得到最優化的擊穿電壓。根據終端結構9的N型漂移區表面的超結結構不同，分為4種情況，如圖2、3、4和5所示。

一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構，如圖1所示，包括直線結終端結構和曲率結終端結構；