[实用新型]MOSFET功率器件的终端结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体集成电路器件，特别是涉及一种金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）功率器件的终端结构。

背景技术

功率器件是功率电子技术的核心器件，功率器件中的MOSFET功率器件被广泛应用于工业设备、汽车电子、家电等领域，为这些领域的节能提供了帮助。在世界都需要节能的情况下，功率器件的重要性将日益提高，发展前景将更加光明。

MOSFET功率器件的单元结构包括一个由N-外延层组成的漂移区，在N-外延层中形成有P阱，在P阱中形成有由N+区组成的源区，在P阱表面上形成有多晶硅栅，多晶硅栅和P阱之间隔离有栅介质层，被所述多晶硅栅所覆盖的P阱表面用于形成沟道，该沟道连通源区和N-外延层和形成于N-外延层表面或底部的漏区，漏区是由N+掺杂的半导体衬底组成。由P阱和N-外延层所形成的PN结组成主结，主结反偏时主要是通过P阱对N-外延层进行耗尽从而承受较大电压。MOSFET功率器件能够由多个单元结构组成，在MOSFET功率器件的最外侧位置处的主结会对MOSFET功率器件的击穿电压造成很大的影响，原因为最外侧的主结的PN结弯曲或PN结终止处的表面的非理想因素会使该处的电场集中从而降低最外侧的主结的击穿电压。

为了提高MOSFET功率器件的耐压能力，现有技术中都在MOSFET功率器件中设置终端结构，终端结构并不流动电流，而是用于耐压保护；一般令MOSFET功率器件中能够流动工作电流的功能区域称为主动区或有源区，设置终端结构的区域为终端区；终端区围绕在主动区的周侧并用于降低主动区中的最外侧的主结周侧的电场，从而提高器件的击穿电压。

所以为了确保MOSFET功率器件有足够高的耐压能力，一个重要前提条件是具有优良的终端结构。现有的终端结构包括延伸型终端和截断型终端。延伸型的如传统的场板结构、场限环(FLR)结构、场限环结合场板结构、结终端延伸结构(JTE)、横向变掺杂结构(VLD)、多级场板；截断型的是通过刻蚀深槽，截断曲面结或者耗尽层，影响电场分布，提高击穿电压。

对于现有由多级场板结构组成的延伸型终端结构，该终端结构包括内圈的分压保护区和外圈的截止环保护环。当偏压加在功率器件的电极上时，主结的P阱会对N-外延层进行耗尽，随着所加偏压的增大，N-外延层上方的场板也会对N-外延层表面进行耗尽，这样N-外延层中形成的耗尽层会沿着主结向外圈的截止环方向向外延伸，这样就减小了主结附近的最大电场；偏压的继续增加直到截止环区域，由截止环来阻挡耗尽层的进一步延伸，从而使器件达到足够的耐压。由此可见多级场板结构的终端结构存在以下弊端：

1、多级场板中每个场板的长度、场板之间的氧化层厚度以及场板本身的厚度等都会影响到功率器件器件的击穿电压的大小，设计时考虑因素复杂。

2、对于中低压MOSFET功率器件，中低压MOSFET功率器件是指击穿电压为20V至200V的功率器件，随着所采用的衬底电阻率即N-外延层的电阻率的增大，漂移区内耗尽层向纵向方向和远离主结的方向扩展得更多，这样终端结构占芯片总面积比重较大，芯片制造成本高。

对于截断型终端，需要在终端区域刻蚀深槽，深槽位于最外侧的主结的附近，深槽的深度要求大于主结所形成的耗尽层的纵向深度，这样利用深槽来截断主结的外侧曲面完成所造成的电场集中即能够截断耗尽层以影响表面电场分布从而提高器件的击穿电压。截断型终端结构的优点在于所占芯片较小，节省成本；但是弊端在于，纵向耗尽层深度较深，这样所刻蚀的槽比较深，工艺上困难很大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种MOSFET功率器件的终端结构，能降低终端结构的占用面积、制作工艺难度和成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的MOSFET功率器件的终端结构包括：

形成于N+掺杂的半导体衬底上的N-外延层，所述N-外延层包括主动区和终端区，所述终端区环绕在所述主动区周侧。

在所述主动区中形成有P阱，在所述P阱中形成有由N+区组成的源区，由所述P阱和所述N-外延层形成的PN结组成主结；在所述P阱上方形成有多晶硅栅，所述多晶硅栅和所述P阱之间隔离有栅介质层，所述多晶硅栅的一侧和所述源区对准、所述多晶硅栅的另一侧延伸到所述N-外延层上方。

在所述终端区中形成有终端结构，所述终端结构包括多晶硅场板、第一金属场板、第二金属场板和沟槽截止环。