[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: 201410174942.1
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103928527A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 喬明;文帥;張昕;薛騰飛;齊釗;吳文杰;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 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

本發明涉及半導體功率器件技術領域，具體的說是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

隨著工業的電動化程度日益提高，對高電壓大電流器件的要求越來越高。為了提高器件的耐壓，出現了各種結終端結構以滿足器件的耐壓要求。

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電場較高，提前發生雪崩擊穿。而采用直線結終端結構和曲率結終端結構所結合的跑道型終端結構以及包含有彎道結構的終端結構的設計，可避免器件在曲率結終端處提前擊穿，提高器件的耐壓，但是由于在曲率終端結構處，器件的等勢線相對于直線終端結構會比較容易集中，因此導致電場較高于其它地方，發生提前擊穿，降低器件的耐壓；并且高壓功率器件在曲率結終端結構處，主要用來承受耐壓的漂移區會相對于直線終端處的漂移區較少，這會導致在在曲率終端處的漂移區提前耗盡，影響器件的耐壓。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述傳統橫向高壓功率半導體器件在曲率結終端處提前擊穿的問題，提出一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種橫向高壓功率半導體器件的結終端結構，如圖5所示，包括直線結終端結構和曲率結終端結構；所述直線結終端結構與橫向高壓功率半導體器件有源區結構相同，包括漏極N⁺接觸區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⁺接觸區7、源極P⁺接觸區8；P-well區6與N型漂移區2位于P型襯底3的上層，其中P-well區6位于中間，兩邊是N型漂移區2，且P-well區6與N型漂移區2相連；N型漂移區2中遠離P-well區6的兩側是漏極N⁺接觸區1，P-well區6的上層具有與金屬化源極相連的源極N⁺接觸區7和源極P⁺接觸區8，其中源極P⁺接觸區8位于中間，源極N⁺接觸區7位于源極P⁺接觸區8兩側；源極N⁺接觸區7和源極P⁺接觸區8與N型漂移區2之間的P-well區6表面是柵氧化層5，柵氧化層5的表面是柵極多晶硅4；

所述曲率結終端結構包括漏極N⁺接觸區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P⁺接觸區8；P-well區6表面是柵氧化層5，柵氧化層5的表面是柵極多晶硅4；曲率結終端結構中的N⁺接觸區1和N型漂移區2分別與直線結終端結構中的N⁺接觸區1和N型漂移區2相連并形成環形結構；曲率結終端結構中的柵氧化層5和柵極多晶硅4分別與直線結終端結構中的柵氧化層5和柵極多晶硅4相連并形成弧形或三角形；其中，曲率結終端結構中的環形N⁺接觸區1包圍環形N型漂移區2，曲率結終端結構中的環形N型漂移區2包圍柵極多晶硅4和柵氧化層5；與“直線結終端結構中的P-well區6與N型漂移區2相連”不同的是，曲率結終端結構中的P-well區6與N型漂移區2不相連；

其特征在于，源極N⁺接觸區7與曲率結終端結構之間的P-well區6的橫向尺寸從遠離曲率結終端結構的一端到靠近曲率結終端結構的一端逐漸減小，源極N⁺接觸區7與曲率結終端結構之間的P-well區6表面的柵氧化層5和柵極多晶硅4之間的間距從遠離曲率結終端結構的一端到靠近曲率結終端結構的一端逐漸減小，曲率結終端結構中的柵氧化層5和柵極多晶硅4分別與直線結終端結構中的柵氧化層5和柵極多晶硅4相連并形成弧形或三角形。

本發明的有益效果為，能夠明顯的降低曲率結終端對整個器件耐壓的影響，使器件在過渡區的電場不會過大，并且通過改變漂移區或者P型襯底的面積使得器件的耐壓達到最優化，保證器件的耐壓，同時與現有的各種結終端技術相比，本發明沒有額外引入一些新的終端結構，因此能夠在不增加工藝步驟和成本的情況下，改善器件在曲率結終端處的耐壓問題。

附圖說明

圖1為傳統橫向高壓功率半導體器件的結終端結構示意圖；