[發明專利]超級結布局結構

有效

• 申請號: 201510350031.4
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104916700B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 馬榮耀;可瑞思;姜元祺
• 申請（專利權）人: 中航（重慶）微電子有限公司
• 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: 吳俊

本發明主要是關于金屬氧化物半導體場效應晶體管器件，更確切地說，是涉及到一種用于超級結型的金屬氧化物半導體場效應晶體管器件的終端區結構，在終端區的拐角區域中布置有第二導電類型的柱狀立柱陣列，在終端區的與其拐角區域相銜接的第一、第二周邊區域和在有源區中均布置有第二導電類型的條狀立柱，使拐角區域中第一導電類型摻雜物的電荷與第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。

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器件，更確切地說，是涉及到一種用于超級結型的金屬氧化物半導體場效應晶體管器件的終端區結構，并在終端區配置可實現電荷平衡的超級結布局結構。

背景技術

功率金屬氧化物半導體場效應晶體管典型應用于需要功率轉換和功率放大的器件中，例如典型的功率轉換器件就是雙擴散DMOSFET。具本領域通常知識者皆知道，處于工作態的器件中大部分的擊穿電壓BV都由器件的漂移區或稱漂流區承載，如果試圖提供較高的擊穿電壓BV，漂移區通常需要輕摻雜濃度，然而輕摻雜的漂移區隨之而來也會產生比較高的導通電阻值RDSON。常規的晶體管其RDSON與BV2.5大體成正比。因此對于傳統的晶體管，隨著擊穿電壓BV的增加RDSON也顯著增大。

基于業界面臨的瓶頸，超級結晶體管結構被廣泛應用在半導體器件上，例如1988年飛利浦公司的DJ.COE申請的US4754310美國專利，以及1993年電子科技大學的陳星弼教授所申請的US91101845美國專利，和1995年西門子公司的J.TIHANYI所申請的美國專利US5438215等。超級結晶體管優勢在于，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RDSON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器件的斷開狀態時，在實際上相對很低的電壓條件下，交替的立柱就可以完全耗盡，從而能夠維持很高的擊穿電壓，因為立柱橫向耗盡而導致整個P型和N型立柱耗盡。對于超級結晶體管其導通電阻RDSON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RDSON，或者說對于指定的RDSON值，超級結器件比傳統的MOSFET具有更高的BV。

在超級結器件中拐角和終端區在內的各區域電荷都需要平衡。雖然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，由此導致這些區域中的擊穿電壓BV較低，而且器件的耐用性較差。正是在這一前提下提出了本發明的各種實施例。

發明內容

在一個可選實施例中，本發明提供了一種超級結布局結構，其具有以下特征：第一導電類型的半導體層包括有源區和圍繞在有源區外側的終端區；在終端區的拐角區域中布置有第二導電類型的柱狀立柱陣列；在終端區的與其拐角區域相銜接的第一、第二周邊區域和在有源區中均布置有第二導電類型的條狀立柱；第一周邊區域和有源區中的多個條狀立柱并排設置并沿第一方向延伸，第二周邊區域中的多個條狀立柱并排設置并沿著與第一方向垂直的第二方向延伸；使拐角區域中第一導電類型摻雜物的電荷與第二導電類型摻雜物的電荷相互平衡。

上述的超級結布局結構，第一周邊區域中多個條狀立柱朝拐角區域延伸至它們鄰近拐角區域的末端對齊，第二周邊區域中多個條狀立柱朝拐角區域延伸至它們鄰近拐角區域的末端對齊，使拐角區域為方形。

上述的超級結布局結構，在第一、第二周邊區域的多個條狀立柱中，按照越靠近有源區條狀立柱的長度越長的變化規律，使第一、第二周邊區域各自的多個條狀立柱的長度由外至內依次逐步遞增，將拐角區域設置成三角形。這里由外至內的次序使長度遞增是指，由第一周邊區域中最遠離有源區的一個最外側的條狀立柱到最靠近有源區的一個最內側的條狀立柱的次序，使條狀立柱的長度逐步增加，第二周邊區域同樣也如此。