[实用新型]具有新型终端结构的超结半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，尤其是一种具有新型终端结构的超结半导体器件，属于半导体器件的技术领域。

背景技术

具有超结（Super Junction）结构的功率半导体器件包括提供电流流通路径的有源区和确保器件耐压的终端保护区，有源区和终端保护区内均设置有超结结构，超结结构由设置在半导体漂移区内交替邻接排布的P型半导体柱和N型半导体柱所构成，P型半导体柱与N型半导体柱保持电荷平衡，因此，在器件耐压工作时，P型半导体柱与N型半导体柱所产生的耗尽层为器件提供必要的电压耐受层。

以超结功率MOSFET器件为例，当器件耐压工作时，器件有源区内的超结结构，由于构成超结结构的两种导电类型柱各自分别与有源区内的阱区和半导体衬底层具有相同导电类型并且对应连通，所述阱区与器件源极相连并保持相等电位，所述半导体衬底层与器件漏极相连并保持相等电位，因此，两种导电类型柱之间的电位差同器件漏极-源极之间的电位差相等；而器件终端保护区内的超结结构，由于与阱区导电类型相同的一组导电类型柱未与或未全部与阱区相连通，即所述这部分未与阱区相连通的导电类型柱为浮置设置，因此，两种导电类型柱之间的电位差小于器件漏极-源极之间的电位差，所以，当器件中的超结结构耗尽时，有源区内的超结结构可以完全充分耗尽，而终端保护区内的部分超结结构无法完全耗尽，从而限制了终端保护区的耐压能力，如图1和图2所示。

为了克服这种缺陷，多种办法被提出来，然而都未能从根本上解决这个问题。专利US7665981中，提出逐渐增大终端保护区内超结结构中N型柱宽度的方法来配合终端保护区中的电场变化，进而提高器件的耐压能力，也就是说，终端保护区中的P型柱和N型柱不是电荷平衡的，N型柱应该具有更多的剩余电荷。而在专利US6844592提出，在超结器件的终端保护区的超结结构与有源区的超结结构不同，在终端保护区内P型柱应具有更多的剩余电荷，这种情况下可以有效提高器件终端保护区的耐压。由此可以看出，在终端结构设计上，诸多的设计者不但未能达成一致的方法，甚至得出相反的结论。因此，可以看出常规的超结器件终端区域的设计具有很大的设计难度。

在常规的超结器件的终端保护区中，由于其中超结结构的P型柱和N型柱不能充分耗尽，因此为了达到器件的耐压要求，为了降低器件的表面电场，不得不增加器件终端保护区的宽度，因此增加了器件的面积，提高了器件的成本。

有人提出使用深沟槽填充绝缘介质的方式作为超结器件的终端保护区，但因为所用深沟槽及介质填充所需的工艺要求较高，并且不与现有的超结器件生产工艺相兼容，需要增加独立的工艺步骤，因此，并未在超结器件上获得广泛应用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有新型终端结构的超结半导体器件，其耐压特性好，终端保护区面积小，制造工艺简单，能提高半导体器件的集成度，降低制造成本。

按照本实用新型提供的技术方案，所述具有新型终端结构的超结半导体器件，在所述半导体器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的有源区及终端保护区，所述终端保护区环绕包围有源区；所述终端保护区内设有第二导电类型第二阱区，所述第二导电类型第二阱区与有源区内的第二导电类型第一阱区等电位连接；其创新在于：

所述有源区内包括有源区超结结构，终端保护区内包括终端保护区超结结构；

在所述半导体器件的截面上，所述终端保护区超结结构位于半导体基板的第一导电类型漂移区内；终端保护区超结结构包括第一导电类型第二柱及第二导电类型第二柱，第一导电类型第二柱与第二导电类型第二柱在第一导电类型漂移区内规则交替邻接排布，第一导电类型第二柱与第二导电类型第二柱由半导体基板的第一主面垂直向下在第一导电类型漂移区内延伸；第二导电类型第二柱对应邻近有源区的端部与第二导电类型第二阱区相交叠，以通过第二导电类型第二阱区与第二导电类型第一阱区等电位连接。