[實(shí)用新型]一種橫向高壓功率半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520778971.9
• 申請(qǐng)日: 2015-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN205092246U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王坤祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王坤祥
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種橫向高壓功率半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

橫向高壓功率半導(dǎo)體器件要求具有高的擊穿電壓，低的導(dǎo)通電阻和低的開關(guān)損耗。其實(shí)現(xiàn)高的擊穿電壓，要求其用于承擔(dān)耐壓的漂移區(qū)具有長(zhǎng)的尺寸和低的摻雜濃度，但為了滿足器件低導(dǎo)通電阻，又要求作為電流通道的漂移區(qū)具有高的摻雜濃度。為了克服這一問題，目前提出了降低表面場(chǎng)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于高壓器件的設(shè)計(jì)中，雖然有效地減小了導(dǎo)通電阻，但擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的矛盾關(guān)系仍有待進(jìn)一步改善。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的，就是針對(duì)上述問題，提出一種橫向高壓功率半導(dǎo)體器件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種橫向高壓功率半導(dǎo)體器件，包括P型半導(dǎo)體襯底、N型半導(dǎo)體漂移區(qū)、P型半導(dǎo)體體區(qū)、P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層、場(chǎng)氧化層、柵氧化層、多晶硅柵電極、金屬前介質(zhì)、N型半導(dǎo)體漏區(qū)、N型半導(dǎo)體源區(qū)、P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)、源極金屬和漏極金屬，所述N型半導(dǎo)體漂移區(qū)和P型半導(dǎo)體體區(qū)位于P型半導(dǎo)體襯底上層兩端；所述N型半導(dǎo)體源區(qū)和P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)相互連接并位于P型半導(dǎo)體體區(qū)上層，其中N型半導(dǎo)體源區(qū)位于靠近N型半導(dǎo)體漂移區(qū)的一側(cè)；所述源極金屬位于N型半導(dǎo)體源區(qū)和P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)的上表面；所述P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)中；所述場(chǎng)氧化層位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)上表面；所述N型半導(dǎo)體漏區(qū)位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)上層遠(yuǎn)離P型半導(dǎo)體體區(qū)的一側(cè)；所述漏極金屬位于N型半導(dǎo)體漏區(qū)的上表面；所述柵氧化層位于部分N型半導(dǎo)體源區(qū)上表面及場(chǎng)氧化層與N型半導(dǎo)體源區(qū)之間的器件上表面，所述多晶硅柵電極位于柵氧化層的上表面并沿氧化層上表面向靠近N型半導(dǎo)體漏區(qū)的一側(cè)延伸；所述源極金屬和漏極金屬之間的器件表面具有金屬前介質(zhì)；所述源極金屬沿金屬前介質(zhì)上表面向靠近極金屬的一側(cè)延伸；所述漏極金屬沿金屬前介質(zhì)上表面向靠近源極金屬的一側(cè)延伸；所述N型半導(dǎo)體漂移區(qū)中還具有N型半導(dǎo)體重?fù)诫s層和N型半導(dǎo)體輕摻雜層；所述N型半導(dǎo)體重?fù)诫s層位于P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層與氧化層之間；所述N型半導(dǎo)體輕摻雜層位于P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層正下方，所述P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層的下表面與N型半導(dǎo)體輕摻雜層的上表面連接。

本實(shí)用新型的有益效果為，在保持高的擊穿耐壓的情況下，可以有效降低器件比導(dǎo)通電阻，同時(shí)減小橫向高壓期間源端的電場(chǎng)峰值，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，提高器件的擊穿電壓。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種橫向高壓功率半導(dǎo)體器件，包括P型半導(dǎo)體襯底1、N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2、P型半導(dǎo)體體區(qū)3、P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4、場(chǎng)氧化層6、柵氧化層7、多晶硅柵電極8、金屬前介質(zhì)9、N型半導(dǎo)體漏區(qū)10、N型半導(dǎo)體源區(qū)11、P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)12、源極金屬13和漏極金屬14，所述N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2和P型半導(dǎo)體體區(qū)3位于P型半導(dǎo)體襯底1上層兩端；所述N型半導(dǎo)體源區(qū)11和P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)12相互連接并位于P型半導(dǎo)體體區(qū)3上層，其中N型半導(dǎo)體源區(qū)11位于靠近N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2的一側(cè)；所述源極金屬13位于N型半導(dǎo)體源區(qū)11和P型半導(dǎo)體體接觸區(qū)12的上表面；所述P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2中；所述場(chǎng)氧化層6位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2上表面；所述N型半導(dǎo)體漏區(qū)10位于N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2上層遠(yuǎn)離P型半導(dǎo)體體區(qū)3的一側(cè)；所述漏極金屬14位于N型半導(dǎo)體漏區(qū)10的上表面；所述柵氧化層7位于部分N型半導(dǎo)體源區(qū)11上表面及場(chǎng)氧化層6與N型半導(dǎo)體源區(qū)11之間的器件上表面，所述多晶硅柵電極8位于柵氧化層7的上表面并沿氧化層6上表面向靠近N型半導(dǎo)體漏區(qū)10的一側(cè)延伸；所述源極金屬13和漏極金屬14之間的器件表面具有金屬前介質(zhì)9；所述源極金屬13沿金屬前介質(zhì)9上表面向靠近漏極金屬14的一側(cè)延伸；所述漏極金屬14沿金屬前介質(zhì)9上表面向靠近源極金屬13的一側(cè)延伸；所述N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2中還具有N型半導(dǎo)體重?fù)诫s層51和N型半導(dǎo)體輕摻雜層52；所述N型半導(dǎo)體重?fù)诫s層51位于P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4與氧化層6之間；所述N型半導(dǎo)體輕摻雜層52位于P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4正下方，所述P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4的下表面與N型半導(dǎo)體輕摻雜層52的上表面連接。

本實(shí)用新型的工作原理為：

本實(shí)用新型的工作原理與傳統(tǒng)的橫向高壓MOSFET類似，都是應(yīng)用電荷平衡原理來提高器件的擊穿電壓。與傳統(tǒng)橫向高壓期間器件相比，本實(shí)用新型提供的高壓器件在N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2中形成P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4，并在P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4上表面形成N型半導(dǎo)體重?fù)诫s層51，在P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4下表面形成N型半導(dǎo)體輕摻雜層52。開態(tài)時(shí)，高濃度的重?fù)诫s層51為高壓期間提供了大量的多數(shù)載流子，在器件表面形成一個(gè)低阻的導(dǎo)電通道，可以極大地減小器件導(dǎo)通電阻，從而大大的降低工藝成本。關(guān)態(tài)時(shí)，漏極金屬14加高壓，P型半導(dǎo)體降場(chǎng)層4和P型半導(dǎo)體襯底1輔助耗盡N型半導(dǎo)體漂移區(qū)2和N型半導(dǎo)體輕摻雜層52，使得器件獲得較大的擊穿電壓。同時(shí)，N型半導(dǎo)體重?fù)诫s51可以調(diào)制漂移區(qū)2的表面電場(chǎng)，降低器件的源端電場(chǎng)，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，防止器件提前擊穿，進(jìn)一步提高器件的耐壓，從而緩解了橫向高壓MOSFET中耐壓和比導(dǎo)通電阻的矛盾關(guān)系。