一種超結(jié)終端的vdmos結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]VDMOS (垂直雙擴散金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)廣泛應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)中，在理想的關(guān)態(tài)情況下，能夠承受很高的電壓，導(dǎo)通時具有較小的壓降，較大的電流密度，且開關(guān)速度快，開關(guān)損耗小。然而，在實際上往往不能達到理想的性能。在高壓應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)的VDMOS需要增加漂移區(qū)的厚度和降低外延層的摻雜濃度來提高擊穿電壓，這勢必會增大器件的導(dǎo)通電阻，增加功耗。超結(jié)概念是以關(guān)態(tài)時達到電荷平衡為基礎(chǔ)，采用交疊的P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱組成器件的漂移區(qū)。因此，超結(jié)的阻斷能力對P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱間電荷的不平衡非常敏感，這給器件制造帶來了很大的挑戰(zhàn)和風險。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于解決VDMOS的擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾，在保證高耐壓的同時具有低的導(dǎo)通電阻，同時減小芯片的面積，提出了一種特殊超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)。本實用新型針對上述問題，提出了一種特殊超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，終端區(qū)沿其寬度和長度方向均設(shè)置有交替排列的P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱，能夠更好地達到電荷平衡，既解決了擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的矛盾，又減小了終端區(qū)所占面積，提高電流的處理能力，降低了成本。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，包括硅襯底和設(shè)置在硅襯底上的漂移區(qū)；所述的漂移區(qū)包括有源區(qū)和圍繞在有源區(qū)四周區(qū)域的終端區(qū)；所述的有源區(qū)上設(shè)置有阱區(qū)和源區(qū)，所述終端區(qū)沿其寬度和長度方向均設(shè)置有交替排列的P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱；硅襯底上表面的有源區(qū)設(shè)置有柵極G和源極S，娃襯底下表面設(shè)置有漏極D。
[0005]進一步地，所述的硅襯底為N+硅襯底，所述漂移區(qū)為N-漂移區(qū)，所述阱區(qū)為P-阱區(qū)，所述的源區(qū)為N+源區(qū)。
[0006]作為上述方案的替代，所述的硅襯底為P型硅襯底，所述漂移區(qū)為P型漂移區(qū)，所述阱區(qū)為N-阱區(qū)，所述的源區(qū)為P+源區(qū)。
[0007]進一步地，所述的有源區(qū)為平面結(jié)構(gòu)、溝槽結(jié)構(gòu)或超結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0008]作為優(yōu)選，所述終端區(qū)的P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱深度等于漂移區(qū)的厚度。
[0009]有益效果:本實用新型采用超結(jié)結(jié)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)好擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系，P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱在終端區(qū)的寬度和長度方向交替排列，能夠更好的達到電荷的平衡，提高耐壓，減小導(dǎo)通電阻，減小終端區(qū)的面積，進一步的減小芯片面積，降低成本。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0011 ]圖1是本實用新型超結(jié)終端VDMOS結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0012]圖2是本實用新型超結(jié)終端VDMOS結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0013]其中:1.有源區(qū)，2.終端區(qū)，21.P型半導(dǎo)體柱，22.N型半導(dǎo)體柱，3.硅襯底，4.漂移區(qū)，5.阱區(qū)，6.源區(qū)。
【具體實施方式】
[0014]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的描述。
[0015]實施例1
[0016]如圖1所示，本實用新型VDMOS結(jié)構(gòu)分為有源區(qū)I和終端區(qū)2兩部分，終端區(qū)2圍繞在有源區(qū)I四周，其中有源區(qū)I可以是平面結(jié)構(gòu)、溝槽結(jié)構(gòu)或者超結(jié)結(jié)構(gòu)。本實用新型的終端區(qū)2設(shè)有P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22，其中P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22不僅在終端區(qū)2寬度方向交替排列，在終端區(qū)2長度方向也交替排列。
[0017]本實施例有源區(qū)I以超結(jié)結(jié)構(gòu)為例，如圖2所示，為本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是在N+硅襯底上生長輕摻雜的N-漂移區(qū)，通過光刻刻蝕工藝在終端區(qū)2和有源區(qū)I挖出溝槽，用填槽工藝形成P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22，P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22深度度等于漂移區(qū)4厚度，光刻刻蝕多晶形成柵極G，離子注入形成P-阱區(qū)和N+源區(qū)，沉積金屬Al，形成源極S，背面淀積金屬Ti/Ni/Ag，形成漏極D。(若將硅襯底3替換為P型硅襯底，則漂移區(qū)相應(yīng)為P型漂移區(qū)，阱區(qū)5為N-阱區(qū)，所述的源區(qū)6為P+源區(qū))
[0018]本實用新型采用超結(jié)結(jié)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)好擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系，提高耐壓，減小導(dǎo)通電阻。P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22在其寬度和長度方向均交替排列。與現(xiàn)有的只在其寬度方向交替排列或只在其長度方向交替排列的單一方向交替排列相比，終端區(qū)2從大面積的P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22交替排列變?yōu)樾∶娣e的P型半導(dǎo)體柱21和N型半導(dǎo)體柱22交替排列組合而成，其工藝更容易控制，工藝寬容度較高，可以從原來的2%增加到5% (即工藝偏差達到5%仍可以達到參數(shù)要求)，更容易達到電荷平衡，耐壓可以提高10%，同時減小終端區(qū)2的面積，進一步的減小芯片面積，降低成本。
[0019]應(yīng)當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。由本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括硅襯底(3)和設(shè)置在硅襯底(3)上的漂移區(qū)⑷；所述的漂移區(qū)⑷包括有源區(qū)⑴和圍繞在有源區(qū)⑴四周區(qū)域的終端區(qū)(2);所述的有源區(qū)(I)上設(shè)置有阱區(qū)(5)和源區(qū)￠)，所述終端區(qū)(2)沿其寬度和長度方向均設(shè)置有交替排列的P型半導(dǎo)體柱(21)和N型半導(dǎo)體柱(22);硅襯底(3)上表面的有源區(qū)(I)設(shè)置有柵極G和源極S，硅襯底(3)下表面設(shè)置有漏極D。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的硅襯底(3)為N+硅襯底，所述漂移區(qū)⑷為N-漂移區(qū)，所述阱區(qū)(5)為P-阱區(qū)，所述的源區(qū)(6)為N+源區(qū)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的硅襯底(3)為P型硅襯底，所述漂移區(qū)⑷為P型漂移區(qū)，所述阱區(qū)(5)為N-阱區(qū)，所述的源區(qū)(6)為P+源區(qū)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的有源區(qū)(I)為平面結(jié)構(gòu)、溝槽結(jié)構(gòu)或超結(jié)結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述終端區(qū)(2)的P型半導(dǎo)體柱(21)和N型半導(dǎo)體柱(22)深度等于漂移區(qū)(4)的厚度。
【專利摘要】本實用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，一種超結(jié)終端的VDMOS結(jié)構(gòu)，包括硅襯底和設(shè)置在硅襯底上的漂移區(qū)；所述的漂移區(qū)包括有源區(qū)和圍繞在有源區(qū)四周區(qū)域的終端區(qū)；所述的有源區(qū)上設(shè)置有阱區(qū)和源區(qū)，所述終端區(qū)沿其寬度和長度方向均設(shè)置有交替排列的P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱；硅襯底上表面的有源區(qū)設(shè)置有柵極G和源極S，硅襯底下表面設(shè)置有漏極D。有益效果：本實用新型采用超結(jié)結(jié)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)好擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的關(guān)系，P型半導(dǎo)體柱和N型半導(dǎo)體柱在終端區(qū)的寬度和長度方向交替排列，能夠更好的達到電荷的平衡，提高耐壓，減小導(dǎo)通電阻，減小終端區(qū)的面積，進一步的減小芯片面積，降低成本。
【IPC分類】H01L29/78, H01L29/06
【公開號】CN204857734
【申請?zhí)枴緾N201520597666
【發(fā)明人】周炳, 石英學, 張志娟, 郝建勇
【申請人】張家港意發(fā)功率半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月11日