[發明專利]超級結器件

在審

• 申請號: 201610064123.0
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105529365A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 王飛
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是指一種超級結器件。

背景技術

超級結功率器件是一種發展迅速、應用廣泛的新型功率半導體器件。它是在雙擴散 金屬氧化物半導體(DMOS)的基礎上，通過引入超級結(SuperJunction)結構，除了 具備DMOS輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、熱穩定好、驅動電路簡單、易于集 成等特點外，還克服了DMOS的導通電阻隨著擊穿電壓成2.5次方關系增加的缺點。目 前超級結DMOS已廣泛應用于面向個人電腦、筆記本電腦、上網本、手機、照明(高壓 氣體放電燈)產品以及電視機(液晶或等離子電視機)和游戲機等消費電子產品的電源 或適配器。

目前超級結功率器件的制備工藝主要分成兩大類，一種是利用多次外延和注入的方 式在N型外延襯底上形成P柱；另外一種是在深溝槽刻蝕加P柱填充的方式形成。

現有的深槽型超級結器件，如圖1所示，在襯底或外延中具有P柱，P柱之上為體 區，P柱位于體區的中心處形成一種平衡的左右對稱狀態。體區之間為JFET區域，外延 之上體區之間為柵極。圖2是器件的俯視圖。為了進一步降低導通電阻，必須要用更低 電阻的外延基片，同時為了保持擊穿電壓不下降，需要將深槽的間距不斷縮短，來保證 耗盡區能夠在溝槽之間完全展開。相對大尺寸深槽間距的超級結產品，深槽間的空間有 足夠大用來形成對稱的雙溝道器件結構，而隨著溝槽之間距離的減小，沒有足夠空間形 成雙溝道。而溝槽間距的降低，會限制JFET區域的大小，影響到器件的溝道長度，提 高導通電阻。

基于現有結構，如圖3及圖4所示(圖4為俯視圖)，縮小P柱之間距離，會引起 JFET區域電阻增大，如果增加JFET注入還會影響MOSFET溝道的濃度和有效長度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超級結器件，其具有耐擊穿的性能，同時又 保證器件的開啟電壓和低導通電阻特性。

為解決上述問題，本發明提供一種超級結器件，在N型外延中具有P柱和體區，所 述P柱位于體區的下方，P柱呈平行溝槽型；體區之間的區域為JFET區域，外延表面具 有柵極，所述柵極位于體區之間的硅表面，并且柵極與P柱溝槽平行；位于體區之下的 P柱，其一側與體區的邊界對齊，P柱的另一側在體區的另一側邊界范圍內，且與柵極 的一側對齊，與柵極沒有重疊。

進一步地，所述外延中還存在P阱，所述P阱為柵極和P柱以外的區域。

進一步地，超級結器件的溝道區為柵極和P阱重疊的區域。

本發明所述的超級結器件，通過新的體區與P柱溝槽的相對位置，在能縮小P柱溝 槽間距的同時，保持溝道足夠的長度，以及溝道間JFET區域的大小，保證MOSFET管的 正常溝道開啟特性，得到較小的導通電阻。

附圖說明

圖1是現有超級結器件的剖面圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是縮小P柱之間間距的剖面示意圖。

圖4是圖3的俯視圖。

圖5是本發明器件的剖視圖。

圖6是本發明器件的俯視圖。

附圖標記說明

1是襯底或外延，2是體區，3是P柱，4是柵極。

具體實施方式

本發明提供一種超級結器件，如圖5所示，在N型外延1中具有P柱3和體區2， 所述P柱3位于體區2的下方，P柱3呈平行溝槽型；體區2之間的區域為JFET區域， 外延表面具有柵極4，所述柵極4位于體區2之間的硅表面，并且柵極4與P柱溝槽3 平行；位于體區2之下的P柱3，其一側與體區2的邊界對齊，P柱3的另一側在體區2 的另一側邊界范圍內。即P柱3與體區2是一種不對稱的結構，P柱2并不像傳統結構 的設計位于體區3的中心處，形成左右對稱的結構，而是偏向一側，P柱3和體區2的 一側平齊，垂直投影重疊，而另一側則體區2超出P柱3的范圍，P柱3位于其垂直投 影范圍內，P柱的這一側與柵極邊緣對齊，與柵極不形成重疊。其俯視圖如圖6所示。

所述外延1中還存在P阱，所述P阱為柵極和P柱以外的區域。

超級結器件的溝道區為柵極和P阱重疊的區域。

本發明所述的超級結器件，通過新的體區與P柱溝槽的相對位置，將P柱和體區做 成不對稱的結構，形成單溝道超級結器件，保持器件的開啟電壓和低的導通電阻。

以上僅為本發明的優選實施例，并不用于限定本發明。對于本領域的技術人員來說， 本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同 替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。