[發(fā)明專(zhuān)利]具有低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811288618.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109411540A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鋅;趙凱;馬闊;王睿迪;喬明;張波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L29/739;H01L29/40;H01L29/06
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發(fā)明提供一種具有低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件，包括第二型摻雜雜質(zhì)半導(dǎo)體襯底、第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)、第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)、第二型摻雜雜質(zhì)接觸區(qū)、第一型摻雜雜質(zhì)源區(qū)、第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)、第一型摻雜雜質(zhì)漏區(qū)、介質(zhì)層、多晶硅柵、源極金屬和漏極金屬；在所述第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)到第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)之間區(qū)域的正上方及左右兩側(cè)的介質(zhì)層中還設(shè)置有n個(gè)電極，n≥2，n個(gè)電極中任意兩電極在第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)到第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)的方向上的投影之間有間隔，且每個(gè)電極偏置在固定不同的電位，本發(fā)明提供的橫向高壓器件可在提高器件耐壓的同時(shí)降低器件的導(dǎo)通電阻，有效緩解了橫向高壓器件導(dǎo)通電阻與耐壓之間的矛盾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域，具體涉及一種具有低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件。

背景技術(shù)

橫向高壓器件是高壓功率集成電路發(fā)展中必不可少的部分，它具有高耐壓、高輸入阻抗、良好的安全工作區(qū)、低功耗等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽車(chē)電子、工業(yè)控制的功率開(kāi)關(guān)器件中。橫向高壓器件工作在高耐壓環(huán)境時(shí)，需要采用長(zhǎng)的漂移區(qū)，因此橫向高壓器件會(huì)伴隨高的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)致器件在正常工作時(shí)的功率消耗變高。在實(shí)際應(yīng)用中，需要在保證橫向高壓器件耐壓的同時(shí)盡量減小器件的導(dǎo)通電阻，以減小器件工作時(shí)的能量消耗。然而，導(dǎo)通電阻與器件耐壓之間存在矛盾關(guān)系，這就限制了該類(lèi)器件在高壓大電流領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是在要求低導(dǎo)通損耗和小芯片面積的電路中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)橫向高壓功率器件為獲得高耐壓而采用低摻雜濃度的漂移區(qū)導(dǎo)致器件導(dǎo)通電阻增大的問(wèn)題，提出了一種具有低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件。該器件在環(huán)繞漂移區(qū)介質(zhì)層中設(shè)置多個(gè)電極，且每個(gè)電極偏置在不同的固定電壓，可在提高器件耐壓的同時(shí)降低器件的導(dǎo)通電阻，有效緩解了橫向高壓器件導(dǎo)通電阻與耐壓之間的矛盾。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種具有低比導(dǎo)通電阻的橫向高壓器件，包括第二型摻雜雜質(zhì)半導(dǎo)體襯底1；形成于所述第二型摻雜雜質(zhì)半導(dǎo)體襯底1之上的第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3和第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4；形成于所述第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4之中的第二型摻雜雜質(zhì)接觸區(qū)5和第一型摻雜雜質(zhì)源區(qū)6；形成于所述第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3之中的第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7；形成于第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7之中的第一型摻雜雜質(zhì)漏區(qū)8；形成于所述第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3和第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4上方及左右兩側(cè)的第一介質(zhì)層9；形成于所述第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3和第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4兩側(cè)的第二介質(zhì)層15；所述第一介質(zhì)層9中設(shè)置有多晶硅柵10、源極金屬12和漏極金屬13；在所述第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4到第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7之間環(huán)繞第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3的第一介質(zhì)層9中還設(shè)置有n個(gè)電極11，n≥2；所述n個(gè)電極中任意兩電極在從第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4到第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7的方向上的投影之間有間隔，第i個(gè)電極的下表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3上表面之間的距離H_i大于V_i/E_i.max9，第i個(gè)電極的內(nèi)表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3外表面之間的距離W_i大于V_i/E_i.max15，其中，V_i為第i個(gè)電極上的電壓，E_i.max9為第一介質(zhì)層9臨界擊穿電場(chǎng)，E_i.max15為第二介質(zhì)層15臨界擊穿電場(chǎng)，i＝1、2、3…n，各電極11上的電壓均接入固定偏置，每個(gè)電極電壓不同，且各電極上的電壓均小于所述橫向高壓器件的擊穿電壓。

進(jìn)一步地，所述n個(gè)電極11中的任意相鄰兩個(gè)電極中，靠近第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7一端的電極的內(nèi)表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3外表面之間的距離W_i+1，不低于靠近第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4一端的電極的內(nèi)表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3外表面之間的距離W_i，靠近第一型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)7一端的電極的下表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3上表面之間的距離H_i+1，不低于靠近第二型摻雜雜質(zhì)阱區(qū)4一端的電極的下表面與第一型摻雜雜質(zhì)漂移區(qū)3上表面之間的距離H_i。