[發(fā)明專利]一種具有變k埋層的高耐壓低比導(dǎo)橫向部分超結(jié)功率器件

在審

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• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108807503A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳麗娟;吳怡清;朱琳;黃也;雷冰;張銀艷
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
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本發(fā)明涉及的高耐壓低比導(dǎo)部分超結(jié)功率器件屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是在常規(guī)部分超結(jié)結(jié)構(gòu)中引入變k埋層，在開態(tài)時，部分超結(jié)提供電流的低阻通道，降低器件的比導(dǎo)通電阻；關(guān)態(tài)時，低k埋層可以提高器件的縱向電場從而提高器件的耐壓。本發(fā)明從源到漏濃度增加的超結(jié)中的N條可以抑制超結(jié)的襯底輔助耗盡效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)超結(jié)層的電荷平衡。采用本發(fā)明可獲得各種性能優(yōu)良的具有變k埋層的高耐壓低比導(dǎo)橫向部分超結(jié)半導(dǎo)體功率器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的高耐壓低比導(dǎo)變k埋層部分超結(jié)功率器件屬于功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

LDMOS器件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于不同的高壓領(lǐng)域，如開關(guān)電源和功率放大器。但是由于受到漂移區(qū)長度和濃度的限制，LDMOS的比導(dǎo)和耐壓存在著“硅極限”的問題，這極大地限制了它在高壓領(lǐng)域中的應(yīng)用。超結(jié)的發(fā)明打破了傳統(tǒng)功率MOSFET器件的“硅極限”，將Ron,sp與BV的關(guān)系由傳統(tǒng)的2.5次方變?yōu)?.32次方。并且部分超結(jié)結(jié)構(gòu)相比于全超結(jié)結(jié)構(gòu)，它可以在相同深寬比條件下實(shí)現(xiàn)更低的比導(dǎo)，且有利于器件的反向恢復(fù)。但是傳統(tǒng)的超結(jié)器件存在著襯底輔助耗盡效應(yīng)，這將會使得器件的橫向和縱向耐壓降低。SOI技術(shù)以其理想的介質(zhì)隔離性，相對簡單的介質(zhì)隔離工藝等優(yōu)點(diǎn)，被引入SJ LDMOS中。但是SOI具有較低的縱向擊穿電壓從而抑制了它的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的，就是針對上述部分超結(jié)SOI高壓功率器件存在的襯底輔助耗盡和低的縱向耐壓問題，提出一種超低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件。本發(fā)明在于通過在超結(jié)里面的N條中引入從源到漏濃度增加的線性變摻雜N條對超結(jié)中的N條進(jìn)行電荷補(bǔ)償，抑制襯底輔助耗盡效應(yīng)，緩解器件比導(dǎo)通電阻和耐壓之間的關(guān)系。此外，為了能夠避免器件縱向擊穿電壓鉗位橫向擊穿電壓，考慮到介質(zhì)場增強(qiáng)效應(yīng)（當(dāng)減小埋層的介電系數(shù)時，埋層電場就會提高），該結(jié)構(gòu)還在漏極電壓下面引入低k介質(zhì)埋層，提高器件的埋層電場，從而提高器件縱向電壓。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有變k埋層的高耐壓低比導(dǎo)橫向部分超結(jié)功率器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括P型襯底1、P型重?fù)诫s區(qū)21、P型體區(qū)22、P型摻雜條23、第一N型重?fù)诫s區(qū)31、第二N型重?fù)诫s區(qū)32、N型摻雜條34、柵氧化層41、SiO2埋層42、源極電極51、多晶硅52、漏極電極53、襯底電極54、低k埋層61；所述P型襯底1上表面設(shè)置SiO2埋層42和低k埋層61；所述SiO2埋層42上表面設(shè)置P型體區(qū)22、N型摻雜條34和P型摻雜條23；所述P型體區(qū)22里面設(shè)置有P型重?fù)诫s區(qū)21和第一N型重?fù)诫s區(qū)31；所述P型體區(qū)22上表面設(shè)置有源極電極51和柵氧化層41；所述柵氧化層41上表面設(shè)置有多晶硅52；所述低k埋層61上表面設(shè)置有N型摻雜區(qū)33；所述N型摻雜區(qū)33里面設(shè)置有第二N型重?fù)诫s區(qū)32；所述第二N型重?fù)诫s區(qū)32上表面設(shè)置有漏極電極53。

作為優(yōu)選方式，P型重?fù)诫s區(qū)21右表面與第一N型重?fù)诫s區(qū)31左表面相接觸，并且P型重?fù)诫s區(qū)21左表面與P型體區(qū)22部分左表面相接觸。

作為優(yōu)選方式，源極電極51設(shè)置在P型重?fù)诫s區(qū)21和第一N型重?fù)诫s區(qū)31的上表面，其右端覆蓋部分的第一N型重?fù)诫s區(qū)31。

作為優(yōu)選方式，柵氧化層41左端覆蓋了部分第一N型重?fù)诫s區(qū)31并且與源極電極51相互獨(dú)立，右端覆蓋了部分N型摻雜34和P型摻雜條23。

作為優(yōu)選方式，N型摻雜條34和P型摻雜條23沿Z軸方向排列，沿X軸和Y軸方向平行。

作為優(yōu)選方式，N型摻雜區(qū)33左表面與N型摻雜條34和P型摻雜條23右表面相接觸。

作為優(yōu)選方式，第二N型重?fù)诫s區(qū)32右表面與N型摻雜區(qū)33部分右表面相接觸，下表面在N型摻雜區(qū)33體內(nèi)。

作為優(yōu)選方式，第二N型重?fù)诫s區(qū)32上表面設(shè)置有漏極電極53。