[發明專利]一種橫向高壓功率器件的結終端結構

有效

• 申請號: 201510542455.0
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN105206658B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 喬明;代剛;張曉菲;王裕如;方冬;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
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種橫向高壓功率器件的結終端結構。

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。

公開號為CN102244092A的中國專利公開了一種橫向高壓功率器件的結終端結構，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，該專利所提出的結終端結構還應用在縱向超結結構器件中。圖2為器件直線結終端結構中N型漂移區2為縱向超結結構的器件剖面示意圖；圖3為器件曲率結終端結構中N型漂移區2為縱向超結結構的器件剖面示意圖。然而，該專利在縱向超結結構器件下，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沒有進行優化，在相連部分，由于電荷的不平衡和電場曲率效應，會導致功率器件提前擊穿，因此器件耐壓不是最優值。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對傳統器件電荷不平衡與連接處電場曲率效應的缺陷，提出一種橫向高壓功率器件的結終端結構。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種橫向高壓功率器件的結終端結構，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型埋層9、N型摻雜層10；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的表面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；P型埋層9位于N型漂移區2中，在P-well區6與N⁺接觸區1之間；N型摻雜層10位于N型漂移區2中，在N型漂移區2的表面與P型埋層9的上方，在P-well區6與N⁺接觸區1之間；源極N⁺接觸區7與N型漂移區2之間的P-well區6表面的上方是柵氧化層5，柵氧化層5的表面的上方是柵極多晶硅4。