[發明專利]消除體內曲率效應的等勢降場器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202010888944.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111816707B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 章文通;朱旭晗;祖健;喬明;李肇基;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/40;H01L21/336
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發明提供一種消除體內曲率效應的等勢降場器件及制造方法，包括元胞區與終端區。元胞區中，第一介質氧化層和多晶硅電極構成縱向浮空場板，所述縱向浮空場板分布在整個第二導電類型漂移區中，漏端以相同工藝引入多晶硅電極與漏極相連的縱向場板。本發明中縱向浮空場板輔助耗盡漂移區，提高了器件耐壓。但由于靠近漏端的縱向浮空場板鉗位了體內電勢，使得等勢線在槽底集中，造成了器件的提前擊穿。漏端縱向場板與漏極相連，將漏端高電位引入器件體內，消除了體內曲率效應，進一步提高器件耐壓。終端區中，縱向浮空場板呈環形承擔大部分耐壓，漏端的縱向場板形成半圓狀陣列，緩解了因曲率增大而導致的靠近漏端的槽底電場的進一步提高。

技術領域

本發明屬于功率半導體領域，主要提出了一種消除體內曲率效應的等勢降場器件及其制造方法。

背景技術

功率半導體器件由于具有輸入阻抗高、損耗低、開關速度快、安全工作區寬等特性，已被廣泛應用于消費電子、計算機及外設、網絡通信，電子專用設備與儀器儀表、汽車電子、LED顯示屏以及電子照明等多個方面。橫向器件由于源極、柵極、漏極都在芯片表面，易于通過內部連接與其他器件及電路集成，被廣泛運用于功率集成電路中。橫向器件設計中，要求器件具有高的擊穿電壓，低的比導通電阻。較高的擊穿電壓需要器件有較長的漂移區長度和較低的漂移區摻雜濃度，但這也導致了器件的比導通電阻增大。

為了緩解擊穿電壓與比導通電阻之間的矛盾關系，有研究者提出一種具有縱向浮空場板的器件及其制造方法(CN201910819933.6)，此發明通過在器件關態引入全域MIS耗盡機制，提高器件耐壓。同時，在器件開態時，浮空場板表面能夠形成積累層，降低比導通電阻，并提高飽和電流。但由于靠近漏端的縱向浮空場板鉗位了體內電勢，使得等勢線在槽底集中，造成了器件的提前擊穿，限制了器件耐壓的進一步提高。本發明提出一種消除體內曲率效應的等勢降場器件及其制造方法，解決了器件由于體內曲率效應造成的槽底電場增大的問題，具有更高的擊穿電壓，其制造方法也較為簡單。

發明內容

本發明在漂移區中引入等勢環和全域MIS耗盡新模式，利用相同工藝在漏極區域引入縱向場板，提出一種消除體內曲率效應的等勢降場器件，使得器件能進一步提高耐壓，降低比導。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種消除體內曲率效應的等勢降場器件，包括元胞區與終端區。

元胞區包括：第一導電類型半導體襯底11、第一導電類型阱區12、第一導電類型源端重摻雜區13，第二導電類型漂移區21、第二導電類型阱區22、第二導電類型源端重摻雜區23，第二導電類型漏端重摻雜區24，第一介質氧化層31、第二介質氧化層32、第三介質氧化層33，多晶硅電極41、控制柵多晶硅電極42，金屬條51，源端金屬52，漏端金屬53；

其中，第二導電類型漂移區21位于第一導電類型半導體襯底11上方，第一導電類型阱區12位于第二導電類型漂移區21的左側，第二導電類型阱區22位于第二導電類型漂移區21的右側，第一導電類型源端重摻雜區13和第二導電類型源端重摻雜區23位于第一導電類型阱區12中，源極金屬52位于第一導電類型源端重摻雜區13和第二導電類型源端重摻雜區23的上表面；第二導電類型漏端重摻雜區24位于第一導電類型阱區22中，漏極金屬53位于第二導電類型漏端重摻雜區24的上表面；第二介質氧化層32位于第一導電類型阱區12上方，并且左端與第二導電類型源端重摻雜區23相接觸，右端與第二導電類型漂移區21相接觸；第三介質氧化層33位于第二介質氧化層32與第二導電類型漏端重摻雜區24之間的第二導電類型漂移區21的上表面；控制柵多晶硅電極42覆蓋在第二介質氧化層32的上表面并部分延伸至第三介質氧化層33的上表面；