一種高容量的耐雪崩擊穿的超級(jí)結(jié)器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)結(jié)器件的終端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：襯底重?fù)诫s區(qū)，其上有外延漂移區(qū)；所述外延漂移區(qū)內(nèi)的兩側(cè)有P型半絕緣柱區(qū)；在所述外延漂移區(qū)表面形成離子注入P型阱區(qū)；所述P型阱區(qū)在器件元胞區(qū)內(nèi)上方形成有N型多晶，即為器件柵極；所述柵極兩側(cè)有離子注入形成的源區(qū)；終端區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)有一定間距的P型半絕緣柱區(qū)陣列，在與元胞過(guò)度區(qū)側(cè)上方形成有場(chǎng)氧；所述場(chǎng)氧上方形成有N型多晶和P型多晶，兩種多晶間隙陣列，所述多晶陣列接近元胞區(qū)最外側(cè)為N型多晶，通過(guò)接觸孔與元胞區(qū)的柵極相連。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高容量的耐雪崩擊穿的超級(jí)結(jié)器件結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路中的超級(jí)結(jié)器件結(jié)構(gòu)，具體涉及一種深槽型的超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件是不斷發(fā)展的功率-電子系統(tǒng)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。尤其是在節(jié)約能源、動(dòng)態(tài)控制、噪音減少等方面。產(chǎn)品主要應(yīng)用于對(duì)能源與負(fù)載之間的能量進(jìn)行控制，并且應(yīng)當(dāng)擁有精度高、速度快和功耗低的特點(diǎn)。
[0003]但超結(jié)器件的應(yīng)用受限于其雪崩耐量。當(dāng)超級(jí)結(jié)器件在開(kāi)啟的狀態(tài)下瞬時(shí)關(guān)斷(產(chǎn)品的柵極電壓下降為O或負(fù)電壓)，由于存在負(fù)載電感，在一定時(shí)間內(nèi)起到續(xù)流的作用，負(fù)載電流逐步從工作電流逐漸下降為O。此時(shí)由于器件溝道關(guān)閉，器件源漏兩端電壓差即為器件應(yīng)用的阻斷電壓。阻斷電壓和負(fù)載電流的積分，即為器件在關(guān)斷瞬間承受的雪崩耐量。由于器件存在柵-漏耦合電容，當(dāng)耦合電壓值超過(guò)器件開(kāi)啟電壓時(shí)，器件在關(guān)斷的過(guò)程中出現(xiàn)再開(kāi)啟，導(dǎo)致器件實(shí)際承受雪崩能量增加。如何抑制器件的再次開(kāi)啟，是本發(fā)明研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種深槽型的超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件的元胞結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的工藝解決方案，它可以提高超級(jí)結(jié)產(chǎn)品的雪崩擊穿耐量。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:區(qū)別于常規(guī)設(shè)計(jì)，在超級(jí)結(jié)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)集成齊納二極管。當(dāng)超級(jí)結(jié)器件從開(kāi)啟的狀態(tài)進(jìn)入關(guān)斷，由于源漏耦合效應(yīng)產(chǎn)生的柵極電壓抬高，可通過(guò)結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)的連接?xùn)旁吹凝R納二極管進(jìn)行釋放，確保器件不會(huì)進(jìn)入再開(kāi)啟狀態(tài)，以及沒(méi)有由于再開(kāi)啟產(chǎn)生的額外的雪崩能量施加于產(chǎn)品，從而提高了產(chǎn)品的可靠性。器件設(shè)計(jì)上采用多晶注入形成N型多晶與P型多晶串聯(lián)的齊納二極管，是本發(fā)明一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。一方面，可以利用齊納二極管的溫度依存性較低(齊納二極管擊穿電流由擴(kuò)散電流和漂移電流組成，PN接觸的擴(kuò)散電流具有負(fù)溫度依存性，漂移電流具有正溫度依存性。調(diào)節(jié)合適的N、P注入濃度，可以使齊納二極管的溫度依存性降到最低)，對(duì)于產(chǎn)品的保護(hù)比較穩(wěn)定；另一方面，N型多晶與P型多晶串聯(lián)，可以根據(jù)串聯(lián)的個(gè)數(shù)來(lái)控制需要保護(hù)的電壓等級(jí)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0007]圖1本發(fā)明超級(jí)結(jié)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)結(jié)器件的終端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括:襯底重?fù)诫s區(qū)【01】；位于襯底重?fù)诫s區(qū)【01】之上的外延漂移區(qū)【11】;位于襯底重?fù)诫s區(qū)【01】且位于外延漂移區(qū)【11】?jī)蓚?cè)的P型半絕緣柱區(qū)【41】;在所述外延漂移區(qū)【11】表面形成離子注入P型阱區(qū)【31】;所述P型阱區(qū)【31】在器件元胞區(qū)【100】?jī)?nèi)上方形成有N型多晶【51】，即為器件柵極；所述柵極兩側(cè)有離子注入形成的源區(qū)【61】;終端區(qū)【101】?jī)?nèi)設(shè)計(jì)有一定間距的P型半絕緣柱區(qū)【41】陣列，在與元胞過(guò)度區(qū)側(cè)上方形成有場(chǎng)氧【21】；所述場(chǎng)氧【21】上方形成有N型多晶【51】和P型多晶【52】，兩種多晶間隙陣列，所述多晶陣列接近元胞區(qū)【100】最外側(cè)為N型多晶【51】，通過(guò)接觸孔【71】、金屬【81】與元胞區(qū)的柵極相連；所述N型多晶【51】和P型多晶【52】的多晶間隙陣列，靠終端區(qū)【101】外側(cè)為P型多晶【52】，通過(guò)接觸孔【71】、金屬【81】與P型阱區(qū)【31】相連。所述終端區(qū)【101】最外側(cè)形成有場(chǎng)截止環(huán)，所述場(chǎng)截止環(huán)由N型重?fù)诫s注入?yún)^(qū)【61】、接觸孔【71】、N型多晶【51】場(chǎng)板和場(chǎng)氧【22】 構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)結(jié)器件終端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括: 襯底重?fù)诫s區(qū)【01】；位于襯底重?fù)诫s區(qū)【01】之上的外延漂移區(qū)【11】；位于襯底重?fù)诫s區(qū)【01】且位于外延漂移區(qū)【11】?jī)蓚?cè)的P型半絕緣柱區(qū)【41】；在所述外延漂移區(qū)【11】表面形成離子注入P型阱區(qū)【31】；所述P型阱區(qū)【31】在器件元胞區(qū)【100】?jī)?nèi)上方形成有N型多晶【51】，即為器件柵極；所述柵極兩側(cè)有離子注入形成的源區(qū)【61】;終端區(qū)【101】?jī)?nèi)設(shè)計(jì)有一定間距的P型半絕緣柱區(qū)【41】陣列，在與元胞過(guò)度區(qū)側(cè)上方形成有場(chǎng)氧【21】;所述場(chǎng)氧【21】上方形成有N型多晶【51】和P型多晶【52】，兩種多晶間隙陣列，所述多晶陣列接近元胞區(qū)【100】最外側(cè)為N型多晶【51】，通過(guò)接觸孔【71】、金屬【81】與元胞區(qū)的柵極相連；所述N型多晶【51】和P型多晶【52】的多晶間隙陣列，靠終端區(qū)【101】外側(cè)為P型多晶【52】，通過(guò)接觸孔【71】、金屬【81】與P型阱區(qū)【31】相連。所述終端區(qū)【101】最外側(cè)形成有場(chǎng)截止環(huán)，所述場(chǎng)截止環(huán)由N型重?fù)诫s注入?yún)^(qū)【61】、接觸孔【71】、N型多晶【51】場(chǎng)板和場(chǎng)氧【22】構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元胞區(qū)【100】?jī)?nèi)的器件柵極N型多晶【51】在本發(fā)明中圖示中位于硅體上方，即平面型器件結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的過(guò)壓自保護(hù)的終端和終端與元胞過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，同樣可應(yīng)用于溝槽柵型器件。即所述的元胞區(qū)【100】?jī)?nèi)的器件柵極N型多晶【51】，可為平面型，也可以是溝槽型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終端區(qū)【101】?jī)?nèi)的N型多晶【51】和P型多晶【52】多晶的間隙陣列，其N(xiāo)型多晶【51】和P型多晶【52】多晶通過(guò)離子注入的方法實(shí)現(xiàn)，可使用掩膜版分別定義N型多晶【51】和P型多晶【52】的注入?yún)^(qū)域；也可采用先普注N型離子，后通過(guò)掩膜版定義P型離子注入?yún)^(qū)域進(jìn)行P型多晶【52】;注入后N型多晶【51】和P型多晶【52】的體濃度要求在1E+17個(gè)原子/立方厘米以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的終端區(qū)【101】?jī)?nèi)設(shè)計(jì)有一定間距的P型半絕緣柱區(qū)【41】陣列，該陣列數(shù)的多少，取決于產(chǎn)品的應(yīng)用電壓范圍，一般陣列的總寬度X5伏特/微米必須大于應(yīng)用電壓。
【文檔編號(hào)】H01L27/02GK103474426SQ201310419369
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張志群, 張峰 申請(qǐng)人:上海愷創(chuàng)電子有限公司, 北京希格瑪和芯微電子技術(shù)有限公司