一种横向高压功率半导体器件的槽型终端结构
专利汇可以提供一种横向高压功率半导体器件的槽型终端结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种横向高压功率 半导体 器件的槽型终端结构，属于半导体功率器件技术领域。通过在横向高压功率半导体器件的 曲率 终端部分的N型轻掺杂漂移区内 引入槽 型介质条环，使得N型轻掺杂漂移区内的环型介质承担了主要耐压，这样就避免了由于漏端加高压所带来的源端 PN结 冶金 界结面产生高 电场 峰值，进而造成器件耐压降低。由于介质槽的临界击穿电场远高于 硅 材料，所以本发明可以减小器件曲率终端的宽度，使电场线更加集中而不会提前击穿，这样就节约器件版图面积，并且与CMOS工艺相兼容，利用本发明可制作高压、高速、低导通损耗的横向高压功率器件。，下面是一种横向高压功率半导体器件的槽型终端结构专利的具体信息内容。
1.一种横向高压功率器件的槽型终端结构，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；
所述直线结终端结构包括P型衬底(11)、P型掺杂区(7)、N型轻掺杂漂移区(8)、N型掺杂区(12)、漏区N型重掺杂接触区(13)、源区N型重掺杂接触区(2)、源区P型重掺杂接触区(1)、栅氧化层(4)、第一介质氧化层(5)、第二介质氧化层(9)、多晶硅栅极(3)、多晶硅材料(10)和金属材料(6)；
P型掺杂区(7)和N型轻掺杂漂移区(8)位于P型衬底(11)上，N型轻掺杂漂移区(8)位于P型掺杂区(7)的两侧，且P型掺杂区(7)和N型轻掺杂漂移区(8)的侧面相互接触；第二介质氧化层(9)和多晶硅材料(10)构成非连续纵向浮空场板，其均匀地分布在N型轻掺杂漂移区(8)中，并依靠金属材料(6)形成体内等势环，第一介质氧化层(5)和金属材料(6)位于N型轻掺杂漂移区(8)的第一部分上；P型掺杂区(7)的上层具有与金属化源极相连接的源区N型重掺杂接触区(2)和源区P型重掺杂接触区(1)，源区N型重掺杂接触区(2)位于源区P型重掺杂接触区(1)两侧，且源区N型重掺杂接触区(2)和源区P型重掺杂接触区(1)的侧面相互接触；
栅氧化层(4)位于P型掺杂区(7)、部分源区N型重掺杂接触区(2)和N型轻掺杂漂移区(8)的第二部分上，多晶硅栅极(3)位于栅氧化层(4)上；
所述曲率结终端结构包括P型衬底(11)、P型掺杂区(7)、N型轻掺杂漂移区(8)、N型掺杂区(12)、漏区N型重掺杂接触区(13)、源区N型重掺杂接触区(2)、源区P型重掺杂接触区(1)、栅氧化层(4)、第一介质氧化层(5)、第二介质氧化层(9)、多晶硅栅极(3)、多晶硅材料(10)和金属材料(6)；栅氧化层(4)和第一介质氧化层(5)位于N型轻掺杂漂移区(8)的第三部分上，多晶硅栅极(3)位于栅氧化层(4)上，曲率结终端结构中的多晶硅栅极(3)、栅氧化层(4)、第一介质氧化层(5)、金属材料(6)、N型轻掺杂漂移区(8)和漏区N型重掺杂接触区(13)分别与直线结终端结构中的多晶硅栅极(3)、栅氧化层(4)、第一介质氧化层(5)、金属材料(6)、N型轻掺杂漂移区(8)和漏区N型重掺杂接触区(13)相连并形成环形结构；其中，曲率结终端结构中漏区N型重掺杂接触区(13)包围N型轻掺杂漂移区(8)，曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区(8)包围栅氧化层(4)和第一介质氧化层(5)；
其特征在于，曲率结终端结构的N型轻掺杂漂移区(8)中的第二介质氧化层(9)和多晶硅材料(10)组成多条等电位介质环；且La≥2Lb，其中La表示曲率结终端结构的横向长度，Lb表示曲率结终端结构的纵向长度。
2.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，Lb缩短，且减少所述多条介质环或去除所述多条介质环之一的部分。
3.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，在所述直线结终端结构和曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区(8)表面引入P型掺杂层(14)，形成双重RESURF结构。
4.根据权利要求3所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，所述P型掺杂层(14)采用线性变掺杂技术：越靠近漏区N型重掺杂接触区(13)，其掺杂浓度越大。
5.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，在所述直线结终端结构和曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区(8)内部引入P型掺杂层(14)，形成三重RESURF结构。
6.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，在直线结终端结构和曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区(8)表面引入纵向超结结构，其中纵向超结结构由纵向分布的N型掺杂层(15)和P型掺杂层(14)构成。
7.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，在直线结终端结构和曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区(8)表面引入横向超结结构，其中横向超结结构由横向分布的N型掺杂层(15)和P型掺杂层(14)构成，且N型掺杂层(15)和P型掺杂层(14)的位置可以互换。
8.根据权利要求1所述的一种横向高压功率器件的槽型终端结构，其特征在于，第二介质氧化层(9)和多晶硅材料(10)通过N型轻掺杂漂移区(8)向下延伸至P型衬底(11)中。
一种横向高压功率半导体器件的槽型终端结构
技术领域
背景技术
求其用于承担耐压的漂移区具有低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为
电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。MOS类器件的低导通电阻与器件耐压的矛盾关系限
制了该类器件在高压大电流领域的应用。横向高压功率器件通常为闭合结构，包括圆形结
构、跑道型结构及叉指结构等。对于闭合的跑道型结构和叉指状结构，在弯道部分和指尖部
分会出现小曲率终端，电场线在小曲率半径处会发生集中，器件整体容易在小曲率半径处
提前发生雪崩击穿，这对于横向高压功率器件版图结构提出新的挑战。为了减小曲率效应，
常常采用增大直道部分和叉指直线型部分的宽度，来增大弯道和叉指指尖部分的曲率半
径，或者器件直道部分和叉指直线部分采用常用结构，在小曲率半径处增大曲率半径，形成
“哑铃”状结构，但是以上结构通过增大弯道部分和叉指指尖部分曲率半径的做法都会占用
较大的芯片面积，从而带来不必要的器件版图面积浪费，导致器件比导通电阻的增大。
发明内容
化层、第二介质氧化层、多晶硅栅极、多晶硅材料和金属材料；
构成非连续纵向浮空场板，其均匀地分布在N型轻掺杂漂移区中，并依靠金属材料形成体内
等势环，第一介质氧化层和金属材料位于N型轻掺杂漂移区的第一部分上； P型掺杂区的上
层具有与金属化源极相连接的源区N型重掺杂接触区和源区P型重掺杂接触区，源区N型重
掺杂接触区位于源区P型重掺杂接触区两侧，且源区N型重掺杂接触区和源区P型重掺杂接
触区的侧面相互接触；栅氧化层位于P型掺杂区、部分源区N 型重掺杂接触区和N型轻掺杂
漂移区的第二部分上，多晶硅栅极位于栅氧化层上；
化层、第二介质氧化层、多晶硅栅极、多晶硅材料和金属材料；栅氧化层和第一介质氧化层
位于N型轻掺杂漂移区的第三部分上，多晶硅栅极位于栅氧化层上，曲率结终端结构中的多
晶硅栅极、栅氧化层、第一介质氧化层、金属材料、N型轻掺杂漂移区和漏区N型重掺杂接触
区分别与直线结终端结构中的多晶硅栅极、栅氧化层、第一介质氧化层、金属材料、N型轻掺
杂漂移区和漏区N型重掺杂接触区相连并形成环形结构；其中，曲率结终端结构中漏区N型
重掺杂接触区包围N型轻掺杂漂移区，曲率结终端结构中的N型轻掺杂漂移区包围栅氧化层
和第一介质氧化层；
的纵向长度。
介质环也参与了耐压，并且相较于没有介质环存在的终端结构，介质环的引入承担了大部
分的耐压。由于介质的临界击穿电场远高于硅材料的临界击穿电场，所以能承受更加密集
的电力线的聚集，从而在保证终端区耐压的前提下，缩减终端区的面积，节约器件版图面
积。
附图说明
三维示意图；
三维示意图；
三维示意图；
三维示意图；
三维示意图；
10、多晶硅材料，11、P型衬底，12、N型掺杂区，13、漏区N型重掺杂接触区，14、P型掺杂层，15、
N型掺杂层。
具体实施方式
4、第一介质氧化层5、第二介质氧化层9、多晶硅栅极3、多晶硅材料10 和金属材料6；
多晶硅材料10构成非连续纵向浮空场板，其均匀地分布在N型轻掺杂漂移区8中，并依靠金
属材料6形成体内等势环，第一介质氧化层5和金属材料6位于N型轻掺杂漂移区8的第一部
分上；P型掺杂区7的上层具有与金属化源极相连接的源区N 型重掺杂接触区2和源区P型重
掺杂接触区1，源区N型重掺杂接触区2位于源区P型重掺杂接触区1两侧，且源区N型重掺杂
接触区2和源区P型重掺杂接触区1的侧面相互接触；栅氧化层4位于P型掺杂区7、部分源区N
型重掺杂接触区2和N型轻掺杂漂移区8的第二部分上，多晶硅栅极3位于栅氧化层4上；
4、第一介质氧化层5、第二介质氧化层9、多晶硅栅极3、多晶硅材料10 和金属材料6；栅氧化
层4和第一介质氧化层5位于N型轻掺杂漂移区8的第三部分上，多晶硅栅极3位于栅氧化层4
上，曲率结终端结构中的多晶硅栅极3、栅氧化层4、第一介质氧化层5、金属材料6、N型轻掺
杂漂移区8和漏区N型重掺杂接触区13分别与直线结终端结构中的多晶硅栅极3、栅氧化层
4、第一介质氧化层5、金属材料6、N型轻掺杂漂移区8和漏区N型重掺杂接触区13相连并形成
环形结构；其中，曲率结终端结构中漏区N型重掺杂接触区13包围N型轻掺杂漂移区8，曲率
结终端结构中的N型轻掺杂漂移区8包围栅氧化层4和第一介质氧化层5；
结构的纵向长度。
介质环也参与了耐压，并且相较于没有介质环存在的终端结构，介质环的引入承担了大部
分的耐压。由于介质的临界击穿电场远高于硅材料的临界击穿电场，所以能承受更加密集
的电力线的聚集，从而能够在保证终端区耐压的前提下，缩减终端区的面积，节约器件版图
面积。其中，介质环的纵向长度A和横向长度B可以相同，也可以不同。
开始耗尽，N型轻掺杂漂移区8的耗尽区将主要承担耐压，电场峰值出现在P 型掺杂区7与N
型轻掺杂漂移区8所构成的Pn结冶金结面。如果器件的曲率结终端结构采用传统结构，会由
于曲率效应造成在P型掺杂区7与N型轻掺杂漂移区8所构成的 Pn结冶金结面的电力线高度
集中，使得P型掺杂区7与N型轻掺杂漂移区8所构成的 Pn结面处的电场峰值很快达到硅的
临界电场值，导致器件提前发生雪崩击穿。故本发明的曲率结终端结构解决了高掺杂P型掺
杂区7与N型轻掺杂漂移区8所构成的Pn结曲率冶金结面的电力线高度集中造成期间发生提
前雪崩击穿的问题。
一的部分。上述实施例进一步缩小器件指尖部分的面积，节约器件版图面积。
漂移区8表面引入P型掺杂层14，形成双重RESURF结构。
N型重掺杂接触区13，其掺杂浓度越大。上述实施例中，P型掺杂层14包含多个区域141、
142….14n，n为正整数，且该多个区域的掺杂浓度逐步变大。
漂移区8内部引入P型掺杂层14，形成三重RESURF结构。
区8表面引入纵向超结结构，其中纵向超结结构由纵向分布的N型掺杂层15和P型掺杂层14
构成。
区8表面引入横向超结结构，其中横向超结结构由横向分布的N型掺杂层15和P型掺杂层14
构成，且N型掺杂层15和P型掺杂层14的位置可以互换。
的优化了器件的比导通电阻和击穿电压的关系。N型轻掺杂漂移区8表面的超结结构P型掺
杂层14和N型掺杂层15的排列方式的差异，会导致器件表面电场分布情况的不同，进而影响
器件的击穿电压。
免了由于漏端加高压所带来的源端Pn结冶金界结面产生高电场峰值，进而造成器件耐压降
低。由于介质槽的临界击穿电场远高于硅材料，所以本发明可以减小器件曲率终端的宽度，
使电场线更加集中而不会提前击穿，这样就节约器件版图面积，并且与CMOS 工艺相兼容，
利用本发明可制作高压、高速、低导通损耗的横向高压功率器件。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
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