[發(fā)明專利]一種功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811444411.4
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111244151B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱春林;王亞飛;王彥剛;覃榮震;戴小平;羅海輝;劉國友
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L29/78
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

本發(fā)明提供一種功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)，包括位于襯底上的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，在所述漂移區(qū)的表面設(shè)置有位于有源區(qū)外圍的終端區(qū)，所述終端區(qū)包括在所述漂移區(qū)的表面設(shè)置的與有源區(qū)鄰接的第二導(dǎo)電類型起始區(qū)和遠(yuǎn)離有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型場截止環(huán)，在所述起始區(qū)與場截止環(huán)之間，沿著平行于所述場截止環(huán)的方向交替分布若干個第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，其中，所述若干個第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)設(shè)置成能夠在阻斷狀態(tài)時彼此完全耗盡，實現(xiàn)芯片終端體內(nèi)電場三維均勻分布。通過本發(fā)明能夠在提高芯片終端耐壓的同時減少終端結(jié)構(gòu)所占芯片面積的比例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的功率器件，如MOSFET和IGBT，是高壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域極具商業(yè)價值的新型器件。區(qū)別于傳統(tǒng)器件，具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的功率器件在芯片漂移區(qū)引入交替相間的具有較高濃度的p型和n型半導(dǎo)體柱狀區(qū)(如圖1所示)，兩者間需滿足一定的電荷平衡條件。在導(dǎo)通狀態(tài)下，導(dǎo)通電流流經(jīng)高摻雜濃度的n型柱，實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻；在阻斷狀態(tài)下，p型柱與n型柱相互耗盡從而實現(xiàn)漂移區(qū)內(nèi)均勻的二維電場分布，有效降低局部最高電場強(qiáng)度，進(jìn)而獲得較高的擊穿電壓。此設(shè)計打破傳統(tǒng)功率器件理論設(shè)計極限，大大提升了器件導(dǎo)通電阻和擊穿電壓之間的折衷關(guān)系。

另一方面，為進(jìn)一步提升芯片性能，可以通過大幅度提升有源區(qū)元胞密度以提高芯片的電流密度。而現(xiàn)有的終端設(shè)計主要采用的傳統(tǒng)的浮空限場環(huán)、場板設(shè)計等需要占用大量芯片的面積。同時隨著芯片技術(shù)向小型化、致密化發(fā)展，對半導(dǎo)體工藝?yán)绻饪碳夹g(shù)有更加嚴(yán)格的要求，需要通過平整的芯片表面來實現(xiàn)低線寬的光刻技術(shù)。可是傳統(tǒng)的終端技術(shù)都會導(dǎo)致芯片表面的凹凸不平，從而限制了芯片有源區(qū)元胞致密化設(shè)計。

總之，現(xiàn)有技術(shù)中存在著芯片終端耐壓不夠理想、芯片終端占用的芯片面積過大、芯片終端表面凹凸不平等諸多的問題。因此有必要提出新的終端設(shè)計來滿足下一代芯片技術(shù)小型化致密化發(fā)展的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種新的功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)。通過采用本發(fā)明的超級結(jié)終端設(shè)計，能夠在提高芯片終端耐壓的同時減少終端結(jié)構(gòu)所占芯片面積的比例。

本發(fā)明提供了一種功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

位于襯底上的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，在所述漂移區(qū)的表面設(shè)置有位于有源區(qū)外圍的終端區(qū)，所述終端區(qū)包括在所述漂移區(qū)的表面設(shè)置的與有源區(qū)鄰接的第二導(dǎo)電類型起始區(qū)和遠(yuǎn)離有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型場截止環(huán)，在所述起始區(qū)與場截止環(huán)之間，沿著平行于所述場截止環(huán)的方向交替分布若干個第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，其中，所述若干個第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)設(shè)置成能夠在阻斷狀態(tài)時彼此完全耗盡，實現(xiàn)芯片終端體內(nèi)電場三維均勻分布。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的一端與所述起始區(qū)接觸，另一端沿著朝著所述場截止環(huán)的方向延伸。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)接觸，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)接觸。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)接觸，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)不接觸。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)不接觸，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)也不接觸，并且在所述第一和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的另一端與所述場截止環(huán)之間設(shè)置有第一導(dǎo)電類型過渡區(qū)，其中所述第一導(dǎo)電類型過渡區(qū)的摻雜濃度與襯底的摻雜濃度相同。

本發(fā)明還提供了另一種功率半導(dǎo)體器件超級結(jié)終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：