本發(fā)明屬于半導體技術領域，具體的說涉及一種橫向高壓功率器件的結(jié)終端結(jié)構。

背景技術：

高壓功率集成電路的發(fā)展離不開可集成的橫向高壓功率半導體器件。橫向高壓功率半導體器件通常為閉合結(jié)構，包括圓形、跑道型和叉指狀等結(jié)構。對于閉合的跑道型結(jié)構和叉指狀結(jié)構，在彎道部分和指尖部分會出現(xiàn)小曲率終端，電場線容易在小曲率半徑處發(fā)生集中，從而導致器件在小曲率半徑處提前發(fā)生雪崩擊穿，這對于橫向高壓功率器件版圖結(jié)構提出了新的挑戰(zhàn)。

公開號為CN102244092A的中國專利公開了一種橫向高壓功率器件的結(jié)終端結(jié)構，圖1所示為器件的版圖結(jié)構，器件終端結(jié)構包括漏極N⁺接觸區(qū)、N型漂移區(qū)、P型襯底、柵極多晶硅、柵氧化層、P-well區(qū)、源極N⁺、源極P⁺。器件結(jié)構分為兩部分，包括直線結(jié)終端結(jié)構和曲率結(jié)終端結(jié)構。直線結(jié)終端結(jié)構中，P-well區(qū)與N型漂移區(qū)相連，當漏極施加高電壓時，P-well區(qū)與N型漂移區(qū)所構成的PN結(jié)冶金結(jié)面開始耗盡，輕摻雜N型漂移區(qū)的耗盡區(qū)將主要承擔耐壓，電場峰值出現(xiàn)在P-well區(qū)與N型漂移區(qū)所構成的PN結(jié)冶金結(jié)面。為解決高摻雜P-well區(qū)與輕摻雜N型漂移區(qū)所構成的PN結(jié)曲率冶金結(jié)面的電力線高度集中，造成器件提前發(fā)生雪崩擊穿的問題，該專利采用了如圖1所示的曲率結(jié)終端結(jié)構，高摻雜P-well區(qū)與輕摻雜P型襯底相連，輕摻雜P型襯底與輕摻雜N型漂移區(qū)相連，高摻雜P-well區(qū)與輕摻雜N型漂移區(qū)的距離為L_P。當器件漏極加高壓時，器件源極指尖曲率部分輕摻雜P型襯底與輕摻雜N型漂移區(qū)相連，代替了高摻雜P-well區(qū)與輕摻雜N型漂移區(qū)所構成的PN結(jié)冶金結(jié)面，輕摻雜P型襯底為耗盡區(qū)增加附加電荷，既有效降低了由于高摻雜P-well區(qū)處的高電場峰值，又與N型漂移區(qū)引入新的電場峰值。由于P型襯底和N型漂移區(qū)都是輕摻雜，所以在同等偏置電壓條件下，冶金結(jié)處電場峰值降低。又由于器件指尖曲率部分高摻雜P-well區(qū)與輕摻雜P型襯底的接觸增大了P型曲率終端處的半徑，緩解了電場線的過度集中，避免器件在源極指尖曲率部分的提前擊穿，提高器件指尖曲率部分的擊穿電壓。同時，該專利所提出的結(jié)終端結(jié)構還應用在縱向超結(jié)結(jié)構器件中。圖1為器件XY平面的結(jié)構示意圖，由于曲率結(jié)終端部分漂移區(qū)的摻雜濃度相對P型襯底部分較高，P型襯底無法充分耗盡N型漂移區(qū)，在交界處引入較高的電場，導致P型襯底和N型漂移區(qū)構成的PN結(jié)提前擊穿，因此器件的耐壓不是最優(yōu)化，可靠性也降低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的，就是針對傳統(tǒng)器件曲率終端結(jié)構中N型漂移區(qū)無法被低濃度的P型襯底完全耗盡而導致的電荷不平衡與連接處電場曲率效應的缺陷，提出一種橫向高壓功率器件的結(jié)終端結(jié)構。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種橫向高壓功率器件的結(jié)終端結(jié)構，包括直線結(jié)終端結(jié)構和曲率結(jié)終端結(jié)構；

所述曲率結(jié)終端結(jié)構包括漏極N⁺接觸區(qū)、N型漂移區(qū)、P型襯底、柵極多晶硅、柵氧化層、Pwell區(qū)、N型漂移區(qū)內(nèi)部的P型區(qū)、源極P⁺接觸區(qū)，N型漂移區(qū)和P型區(qū)包括底部的方型區(qū)域和頂部的半圓區(qū)域，P型區(qū)內(nèi)外邊界之間的部分沿周向依次分成多個不相連的三角形子區(qū)域6₁、6₂….6_N；相鄰三角形子區(qū)域之間填充N型漂移區(qū)，每個三角形子區(qū)域有兩個頂點落在N型漂移區(qū)靠近P形襯底的內(nèi)邊界上，一個頂點位于N型漂移區(qū)的外邊界上，每個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界的底邊的長度分別為d_0,1、d_0,2。。。。。。d_0,N-1、d_0,N，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)外邊界上的頂點之間的距離分別為L_1,1、L_1,2……L_1,N-1、L_1,N、L_1,N+1，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界上的底邊之間的距離分別為L_0,1、L_0,2……L_0,N-1、L_0,N、L_0,N+1；每個三角形子區(qū)域相交于N型漂移區(qū)外邊界的頂點的兩條邊之間的夾角分別為為α₁、α₂……α_N-1、α_N，Pwell區(qū)上方是柵氧化層，柵氧化層的表面上方是柵極多晶硅；曲率結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)、N型漂移區(qū)、柵極多晶硅、柵氧化層、Pwell區(qū)分別與直線結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)、N型漂移區(qū)、柵極多晶硅、柵氧化層、Pwell區(qū)相連并形成環(huán)形結(jié)構；其中，曲率結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)包圍N型漂移區(qū)，N型漂移區(qū)內(nèi)有環(huán)形柵極多晶硅、環(huán)形柵氧化層和Pwell區(qū)，L_d為器件的漂移區(qū)長度。

作為優(yōu)選方式，直線結(jié)終端結(jié)構為single RESURF、double RESURF，triple RESURF結(jié)構其中的一種。

作為優(yōu)選方式，所述直線結(jié)終端結(jié)構，包括：漏極N⁺接觸區(qū)、N型漂移區(qū)2_b、P型襯底、柵極多晶硅、柵氧化層、P-well區(qū)、源極N⁺接觸區(qū)、源極P⁺接觸區(qū)；P-well區(qū)與N型漂移區(qū)2_b位于P型襯底的上層，其中P-well區(qū)位于中間，兩邊是N型漂移區(qū)2_b，且P-well區(qū)與N型漂移區(qū)2_b相連；N型漂移區(qū)2_b中遠離P-well區(qū)的兩側(cè)是漏極N⁺接觸區(qū)，P-well區(qū)的表面具有與金屬化源極相連的源極N⁺接觸區(qū)和源極P⁺接觸區(qū)，其中源極P⁺接觸區(qū)位于中間，源極N⁺接觸區(qū)位于源極P⁺接觸區(qū)兩側(cè)；源極N⁺接觸區(qū)與N型漂移區(qū)2_b之間的P-well區(qū)表面的上方是柵氧化層，柵氧化層的表面的上方是柵極多晶硅，L_d為器件的漂移區(qū)長度，P-well區(qū)與N型漂移區(qū)2_b不相連且兩者的間距為L_P。

作為優(yōu)選方式，子區(qū)域6₁、6₂….6_N和P-well區(qū)共用同一掩膜版或者另加掩膜版進行P型雜質(zhì)注入形成。

作為優(yōu)選方式，曲率結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)下邊界向中間延伸至與直線結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)2_b上邊界連接。

作為優(yōu)選方式，所述的每個子區(qū)域6₁、6₂….6_N均在N型漂移區(qū)的內(nèi)邊界和外邊界之間分成M個子段，分別為6_1,1，6_1,2，……6_N,M。

作為優(yōu)選方式，每個子區(qū)域的離子注入的劑量相同，且每個子區(qū)域中，M個子段6_1,1，6_1,2，……6_1M的離子注入的劑量依次遞減。

作為優(yōu)選方式，每個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界的底邊的長度d_0,1、d_0,2。。。。。。d_0,N-1、d_0,N相同，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)外邊界上的頂點之間的距離L_1,1、L_1,2……L_1,N-1、L_1,N、L_1,N+1相同，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界上的底邊之間的距離L_0,1、L_0,2……L_0,N-1、L_0,N、L_0,N+1相同；每個三角形子區(qū)域相交于N型漂移區(qū)2外邊界的頂點的兩條邊之間的夾角α₁、α₂……α_N-1、α_N相同。

作為優(yōu)選方式，結(jié)終端結(jié)構推結(jié)后在N型漂移區(qū)的表面或者體內(nèi)形成單個或者多個P型摻雜區(qū)6_a,1、6_a,2、6_a,3….6_a,N。

本發(fā)明總的技術方案，在直線終端結(jié)構和曲率終端結(jié)構相連部分，曲率終端結(jié)構中N型漂移區(qū)上邊界向中間延伸至與直接終端結(jié)構中N型漂移區(qū)2_b下邊界連接，P型區(qū)內(nèi)外邊界之間的部分沿周向依次分成多個不相連的三角形子區(qū)域6₁、6₂….6_N；且均與N型漂移區(qū)交疊。相較于傳統(tǒng)結(jié)構，將P型區(qū)在N型漂移區(qū)交疊注入，可以有效的降低N型漂移區(qū)與P型襯底的電場峰值，并且可以有效緩解N型漂移區(qū)無法被低濃度的P型襯底完全耗盡而導致的電荷不平衡與連接處電場曲率效應的缺陷。在實際工藝中，P型區(qū)通過離子注入形成，在退火推結(jié)后，P型區(qū)會擴散，由于P型區(qū)是靠近P形襯底的開口方向越來越大，所以注入的P型雜質(zhì)濃度從中間到兩端是逐漸降低的，所以，經(jīng)過補償后的N型漂移區(qū)的濃度從中間到兩端是逐漸增加的，因此降低了N型漂移區(qū)與P型襯底交界處的濃度，使N型漂移區(qū)更好的被P型襯底耗盡，從而改善器件的耐壓。同時，根據(jù)P型區(qū)子區(qū)域的窗口大小的不同，注入的P型雜質(zhì)濃度也不同，可以在不同的漂移區(qū)注入劑量下使得雜質(zhì)更容易達到平衡；這樣，在直線終端結(jié)構和曲率終端結(jié)構相連部分，電荷不平衡的問題得以改善，從而得到最優(yōu)化的擊穿電壓。

本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明通過對曲率終端結(jié)構中的P型區(qū)采用多窗口(多子區(qū)域)注入進而對N型漂移區(qū)濃度進行雜質(zhì)補償，從而降低N型漂移區(qū)的濃度，使得N型漂移區(qū)被低濃度的P型襯底完全耗盡，避免器件提前擊穿，從而得到最優(yōu)化的擊穿電壓。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的橫向高壓功率半導體器件的終端結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明的橫向高壓功率器件的終端結(jié)構沿XY方向剖面示意圖；

圖3本發(fā)明的橫向高壓功率器件的結(jié)終端分成M個子段的沿XY方向剖面示意圖；

圖4本發(fā)明的橫向高壓功率半導體器件的結(jié)終端推結(jié)后3D結(jié)構；

圖5為本發(fā)明的器件直線結(jié)終端結(jié)構X方向的剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明的器件曲率結(jié)終端結(jié)構Y方向的剖面示意圖；

1為漏極N⁺接觸區(qū)，2為曲率結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)，2_b為直線結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)，3為P型襯底，4為柵極多晶硅，5為柵氧化層，6為P-well區(qū)，6₁、6₂….6_N為子區(qū)域，7為源極N⁺接觸區(qū)，8為源極P⁺接觸區(qū)。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

一種橫向高壓功率器件的結(jié)終端結(jié)構，包括直線結(jié)終端結(jié)構和曲率結(jié)終端結(jié)構；

所述曲率結(jié)終端結(jié)構包括漏極N⁺接觸區(qū)1、N型漂移區(qū)2、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、Pwell區(qū)6、N型漂移區(qū)2內(nèi)部的P型區(qū)、源極P⁺接觸區(qū)8，N型漂移區(qū)2和P型區(qū)包括底部的方型區(qū)域和頂部的半圓區(qū)域，P型區(qū)內(nèi)外邊界之間的部分沿周向依次分成多個不相連的三角形子區(qū)域6₁、6₂….6_N；相鄰三角形子區(qū)域之間填充N型漂移區(qū)2，每個三角形子區(qū)域有兩個頂點落在N型漂移區(qū)2靠近P形襯底3的內(nèi)邊界上，一個頂點位于N型漂移區(qū)2的外邊界上，每個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界的底邊的長度分別為d₀₁、d₀₂。。。。。。d_0,N-1、d_0,N，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)外邊界上的頂點之間的距離分別為L_1,1、L_1,2……L_1,N-1、L_1,N、L_1,N+1，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界上的底邊之間的距離分別為L_0,1、L_0,2……L_0,N-1、L_0,N、L_0,N+1；每個三角形子區(qū)域相交于N型漂移區(qū)2外邊界的頂點的兩條邊之間的夾角分別為為α₁、α₂……α_N-1、α_N，P型區(qū)上方是柵氧化層5，柵氧化層5的表面上方是柵極多晶硅4；曲率結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)1、N型漂移區(qū)2、柵極多晶硅4、柵氧化層5、Pwell區(qū)6分別與直線結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)1、N型漂移區(qū)2、柵極多晶硅4、柵氧化層5、Pwell區(qū)6相連并形成環(huán)形結(jié)構；其中，曲率結(jié)終端結(jié)構中的漏極N⁺接觸區(qū)1包圍N型漂移區(qū)2，N型漂移區(qū)2內(nèi)有環(huán)形柵極多晶硅4、環(huán)形柵氧化層5和Pwell區(qū)6，L_d為器件的漂移區(qū)長度。

所述直線結(jié)終端結(jié)構，包括：漏極N⁺接觸區(qū)1、N型漂移區(qū)2_b、P型襯底3、柵極多晶硅4、柵氧化層5、P-well區(qū)6、源極N⁺接觸區(qū)7、源極P⁺接觸區(qū)8；P-well區(qū)6與N型漂移區(qū)2_b位于P型襯底3的上層，其中P-well區(qū)6位于中間，兩邊是N型漂移區(qū)2_b，且P-well區(qū)6與N型漂移區(qū)2_b相連；N型漂移區(qū)2_b中遠離P-well區(qū)6的兩側(cè)是漏極N⁺接觸區(qū)1，P-well區(qū)6的表面具有與金屬化源極相連的源極N⁺接觸區(qū)7和源極P⁺接觸區(qū)8，其中源極P⁺接觸區(qū)8位于中間，源極N⁺接觸區(qū)7位于源極P⁺接觸區(qū)8兩側(cè)；源極N⁺接觸區(qū)7與N型漂移區(qū)2_b之間的P-well區(qū)6表面的上方是柵氧化層5，柵氧化層5的表面的上方是柵極多晶硅4，L_d為器件的漂移區(qū)長度，P-well區(qū)6與N型漂移區(qū)2_b不相連且兩者的間距為L_P。

直線結(jié)終端結(jié)構不僅可以為single RESURF，還可以為double RESURF結(jié)構、triple RESURF結(jié)構其中的一種。

子區(qū)域6₁、6₂….6_N和P-well區(qū)6共用同一掩膜版或者另加掩膜版進行P型雜質(zhì)注入形成。

曲率結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)2下邊界向中間延伸至與直線結(jié)終端結(jié)構中的N型漂移區(qū)2_b上邊界連接。

所述的每個子區(qū)域6₁、6₂….6_N均在N型漂移區(qū)的內(nèi)邊界和外邊界之間分成M個子段，分別為6_1,1，6_1,2，……6_N,M。

優(yōu)選的，每個子區(qū)域的離子注入的劑量相同，且每個子區(qū)域中，M個子段6_1,1，6_1,2，……6_1M的離子注入的劑量依次遞減。優(yōu)選的，每個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界的底邊的長度d_0,1、d_0,2。。。。。。d_0,N-1、d_0,N相同，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)外邊界上的頂點之間的距離L_1,1、L_1,2……L_1,N-1、L_1,N、L_1,N+1相同，相鄰兩個三角形子區(qū)域位于N型漂移區(qū)內(nèi)邊界上的底邊之間的距離L_0,1、L_0,2……L_0,N-1、L_0,N、L_0,N+1相同；每個三角形子區(qū)域相交于N型漂移區(qū)2外邊界的頂點的兩條邊之間的夾角α₁、α₂……α_N-1、α_N相同。

結(jié)終端結(jié)構推結(jié)后在N型漂移區(qū)2的表面或者體內(nèi)形成單個或者多個P型摻雜區(qū)6_a,1、6_a,2、6_a,3….6_a,N。其寬度和間隔均可通過子區(qū)域6₁、6₂、6₃。。。。。6_N區(qū)的寬度及注入劑量來進行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明在直線終端結(jié)構和曲率終端結(jié)構相連部分，曲率終端結(jié)構中N型漂移區(qū)2內(nèi)邊界向中間延伸至與直接終端結(jié)構中N型漂移區(qū)2_b內(nèi)邊界連接，P型區(qū)內(nèi)外邊界之間的部分沿周向依次分成多個不相連的三角形子區(qū)域6₁、6₂….6_N；且均與N型漂移區(qū)2交疊。相較于傳統(tǒng)結(jié)構，將P型區(qū)在N型漂移區(qū)2交疊注入，可以有效的降低N型漂移區(qū)2與P型襯底3的電場峰值，并且可以有效緩解N型漂移區(qū)2無法被低濃度的P型襯底3完全耗盡而導致的電荷不平衡與連接處電場曲率效應的缺陷。在實際工藝中，P型區(qū)通過離子注入形成，在退火推結(jié)后，P型區(qū)會擴散，由于P型區(qū)是靠近P形襯底的開口方向越來越大，所以注入的P型雜質(zhì)濃度從中間到兩端是逐漸降低的，所以，經(jīng)過補償后的N型漂移區(qū)2的濃度從中間到兩端是逐漸增加的，因此降低了N型漂移區(qū)2與P型襯底3交界處的濃度，使N型漂移區(qū)2更好的被P型襯底3耗盡，從而改善器件的耐壓。同時，根據(jù)P型區(qū)子區(qū)域的窗口大小的不同，注入的P型雜質(zhì)濃度也不同，可以在不同的漂移區(qū)注入劑量下使得雜質(zhì)更容易達到平衡；這樣，在直線終端結(jié)構和曲率終端結(jié)構相連部分，電荷不平衡的問題得以改善，從而得到最優(yōu)化的擊穿電壓。

圖3為本發(fā)明的橫向高壓功率器件的結(jié)終端分成M個子段的沿XY方向剖面示意圖；與圖2不同的是，將圖2中的多個三角形的P型區(qū)子區(qū)域6₁、6₂….6_N進行分段處理，分別為6_1,1，6_1,2，……6_N,M，其中，分段的個數(shù)M(M＝1、2、3、4….)可以根據(jù)設計的需要來具體進行修改，且各分段之間的距離可以相同也可以不同。

圖4為本發(fā)明的橫向高壓功率半導體器件的結(jié)終端推結(jié)后3D結(jié)構；其推結(jié)后若無完全補償?shù)鬚型雜質(zhì)，則會在N型漂移區(qū)2的體內(nèi)或表面形成單個或多個P型摻雜區(qū)6_a,1、6_a,2、6_a,3….6_a,N，其寬度和間隔均可通過6₁、6₂、6₃。。。。。6_N區(qū)的寬度及注入劑量來進行調(diào)節(jié)。

圖5為本發(fā)明的器件直線結(jié)終端結(jié)構X方向的剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明的器件曲率結(jié)終端結(jié)構Y方向的剖面示意圖；

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。