纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构

摘要

一种具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，包括：兼做漏区的N型重掺杂硅衬底，在N型重掺杂硅衬底的下表面设置有漏极金属，在N型重掺杂硅衬底的上表面设有N型掺杂硅外延层，在N型掺杂硅外延层上设有超结结构，所述的超结结构包括P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域，P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域交替排列，在所述的超结结构上设有二氧化硅层，其特征在于，在P型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第一二氧化硅区域，在N型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第二二氧化硅区域。

权利要求

1.一种具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，包括：兼做漏区的N型重掺杂硅衬底(4)，在N型重掺杂硅衬底(4)的下表面设置有漏极金属(11)，在N型重掺杂硅衬底(4)的上表面设有N型掺杂硅外延层(5)，在N型掺杂硅外延层(5)上设有超结结构，所述的超结结构包括P型掺杂硅柱状区域(6)和N型掺杂硅柱状区域(7)，P型掺杂硅柱状区域(6)和N型掺杂硅柱状区域(7)交替排列，在所述的超结结构上设有二氧化硅层(8)，其特征在于，在P型掺杂硅柱状区域(6)顶部设有一排第一二氧化硅区域(9)，在N型掺杂硅柱状区域(7)顶部设有一排第二二氧化硅区域(10)。

2.根据权利要求1所述的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，其特征在于，第一二氧化硅区域(9)与第二二氧化硅区域(10)对齐排列。

3.根据权利要求1所述的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，其特征在于，第一二氧化硅区域(9)与第二二氧化硅区域(10)错位排列。

说明书

纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构

技术领域

[0001] 本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及受可动离子沾污影响的硅制高压功率器件，特别适用于硅制超结纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管(Superjunction VDMOS,即超结VDMOS，一下均简写为超结VDMOS)，更具体的说，涉及一种在高温反偏条件下具有高可靠性的硅制超结VDMOS的终端结构。

背景技术

[0002] 目前，功率器件在日常生活、生产等领域的应用越来越广泛，特别是功率金属氧化物半导体场效应晶体管，由于它们拥有较快的开关速度、较小的驱动电流、较宽的安全工作区，因此受到了众多研究者们的青睐。如今，功率器件正向着提高工作电压、增加工作电流、减小导通电阻和集成化的方向发展。超结的发明是功率金属氧化物半导体场效应晶体管技术上的一个里程碑。

[0003] 功率器件不仅在国防、航天、航空等尖端技术领域倍受青睐，在工业，民用家电等领域也同样为人们所重视。随着功率器件的日益发展，其可靠性也已经成为人们普遍关注的焦点。功率器件为电子设备提供所需形式的电源和电机设备提供驱动，几乎一切电子设备和电机设备都需用到功率器件，所以对器件可靠性的研究有着至关重要的意义。

[0004] 可靠性的定义是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。所谓规定的条件，主要指使用条件和环境条件。使用条件是指那些将进入到产品或材料内部而起作用的应力条件，如电应力、化学应力和物理应力。可靠性试验的范围非常广泛，其目的是为了考核电子元器件等电子产品在储存、运输和工作过程中可能遇到各种复杂的机械、环境条件。

[0005] 由于功率器件的应用场合，高温高压条件下的可靠性性显得尤为重要，高温反偏(High Temperature Reverse bias,HTRB)测试正是为了评估功率芯片在高温反偏条件下的使用寿命以及可靠性所进行的一种可靠性测试；在高温高压条件下由封装引入的可动离子(主要是纳离子)会有一定几率穿过功率器件芯片的钝化层和介质层进入到硅与二氧化硅的界面，这些可动离子会改变功率器件的硅表面电场分布使器件的耐压退化。因此，降低功率器件在高温反偏测试下的耐压敏感度有着极其重要的意义。

[0006] 通过在超结VDMOS的终端结构硅表面设置可动离子阻断结构能够抑制可动离子由超结VDMOS的终端结构区域向芯片中心区域移动。在阻断结构附近电场线比较密集，从而电场强度较大；相对于其它区域，在阻断结构附近电场强度大小会有局部的峰值（以下称为峰值电场）。当可动离子移动到阻断结构附近时，受到峰值电场的作用，可动离子将被固定在阻断结构附近某处，不再继续移动。因此，设置在超结VDMOS终端结构表面的阻断结构能够抑制可动离子的移动，从而达到提高超结VDMOS抗可动离子沾污的能力。

发明内容

[0007] 本发明提供了具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，所涉及的结构能够阻止可动离子移动到芯片内部，提高了晶体管抗可动离子沾污的能力。

[0008] 本发明采用如下技术方案：

[0009] 具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，包括：兼做漏区的N型重掺杂硅衬底，在N型重掺杂硅衬底的下表面设置有漏极金属，在N型重掺杂硅衬底的上表面设有N型掺杂硅外延层，在N型掺杂硅外延层上设有超结结构，所述的超结结构包括P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域，P型掺杂硅柱状区域和N型掺杂硅柱状区域交替排列，在所述的超结结构上设有二氧化硅层，其特征在于，在P型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第一二氧化硅区域，在N型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第二二氧化硅区域。

[0010] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0011] 1、本发明结构在传统的超结结构的P型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第一二氧化硅区域，并且在传统的超结结构的N型掺杂硅柱状区域顶部设有一排第二二氧化硅区域，设置在P型掺杂硅柱状区域顶部的每个二氧化区域在与P型掺杂硅柱状区域的交界处附近能够形成峰值电场，同时设置在N型掺杂硅柱状区域顶部的每个二氧化硅区域在与N型掺杂硅柱状区域的交界处附近能够形成峰值电场，在P型掺杂硅柱状区域顶部和N型掺杂硅柱状区域顶部形成的峰值电场能够将移动到附近的可动离子固定住，使可动离子无法到达芯片内部，从而提高了芯片的可靠性。

附图说明

[0012] 图1是本发明内容所涉及的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构位于芯片中的位置示意图。

[0013] 图2是本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构的俯视示意图，其中第一二氧化硅区域与第二二氧化硅区域对齐排列。

[0014] 图3是图2中本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构沿AA’方向的剖面图。

[0015] 图4是图2中本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构沿BB’方向的剖面图，其中含有该结构表面峰值电场的示意图。

[0016] 图5是图2中本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构沿CC’方向的剖面图。

[0017] 图6是本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构的俯视示意图，其中第一二氧化硅区域与第二二氧化硅区域错位排列。

具体实施方式

[0018] 具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构，包括：兼做漏区的N型重掺杂硅衬底4，在N型重掺杂硅衬底4的下表面设置有漏极金属11，在N型重掺杂硅衬底4的上表面设有N型掺杂硅外延层5，在N型掺杂硅外延层5上设有超结结构，所述的超结结构包括P型掺杂硅柱状区域6和N型掺杂硅柱状区域7，P型掺杂硅柱状区域6和N型掺杂硅柱状区域7交替排列，在所述的超结结构上设有二氧化硅层8，其特征在于，在P型掺杂硅柱状区域6顶部设有一排第一二氧化硅区域9，在N型掺杂硅柱状区域7顶部设有一排第二二氧化硅区域10。第一二氧化硅区域9与第二二氧化硅区域10的位置排列为以下两种方式之一：

[0019] （1）P型掺杂硅柱状区域6顶部的二氧化硅区域9与在N型掺杂硅柱状区域顶的第二二氧化硅区域10平齐排列。

[0020] （2）P型掺杂硅柱状区域6顶部的二氧化硅区域9与在N型掺杂硅柱状区域顶的第二二氧化硅区域10错位排列。

[0021] 下面参照附图，对本发明的具体实施方式做出更为详细的说明：

[0022] 参考图1，本发明涉及的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构1位于过渡区2周围，所述过渡区2包围原胞区3。

[0023] 图2是本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构的俯视示意图，其中第一二氧化硅区域9与第二二氧化硅区域10对齐排列。沿图2中AA’、BB’、CC’的剖面示意图分别为图3、图4、图5。图4中纵坐标E为图2所示的一种超结纵向双扩散金属氧化物场效应管终端结构的表面电场强度大小，横坐标X为沿该终端结构表面从左至右的位置，可以从电场强度大小E沿X的变化看出，在图2所示的终端结构的表面形成了多个电场强度峰值。

[0024] 图6是本发明的具有超结结构的纵向双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构的俯视示意图，第一二氧化硅区域9与第二二氧化硅区域10对齐排列。