[实用新型]边缘终止的半导体器件

说明书

技术领域

本专利申请涉及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的终止结构领域，并且具体地讲涉及适用于与超结MOSFET器件一起使用的终止结构。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是通常用于打开和关闭电源的半导体器件。MOSFET包括源极区、漏极区以及在源极区与漏极区之间延伸的沟道区。沟道区由薄介电层与栅极电极隔离，使得施加到栅极电极的电压可控制是否在源极区与漏极区之间形成导电沟道。当存在导电沟道时，MOSFET使电流能够通过器件，所述电流取决于导通状态电阻。当不存在导电沟道时，器件阻止电流流动，直到达到击穿电压时为止。

理想的是，使导通状态电阻尽可能小，并同时使击穿电压尽可能高，但传统上，这些参数必须彼此有所取舍。通过使用所谓的“超结”器件，这种取舍约束已被弱化(但未消除)。此类器件采用相反地掺杂的半导体的相邻层来提供用于导通状态传导的电荷载子，以及提供用于关断状态电流阻断的耗尽区(相当于无载子的“本征”半导体材料)。

然而，现有超结构造技术存在许多缺点，其中包括器件间距有限(导致半导体体积浪费)并且终止难。前一个缺点需要器件大于必要的尺寸。后一个缺点不必要地限制了器件的可靠性和产率。

实用新型内容

因此，要解决的技术问题是，对半导体器件的有源区域进行屏蔽以免受到边缘损伤的不可预知的影响。边缘终止结构就被提供来实现该技术效果。

根据本专利申请的一个方面，提供了一种边缘终止的半导体器件，其特征在于：衬底，该衬底为高度掺杂的第一类型的半导体；位于衬底上的第一外延层，该第一外延层为轻度掺杂的第一类型的半导体；位于第一外延层上的第二外延层，该第二外延层为轻度掺杂的第二类型的半导体以用于与第一外延层一起形成竖直二极管；边缘终止结构，该边缘终止结构包括：位于第二外延层中的终止阱，该终止阱为中度掺杂的第一类型的半导体以用于与第二外延层一起形成水平二极管；以及电场屏障，该电场屏障包括：至少一个竖直沟槽，所述至少一个竖直沟槽延伸穿过终止阱进入到第一外延层中并且暴露侧壁区，该侧壁区经由沟槽侧壁被掺杂成中度掺杂的第二类型的半导体；以及位于所述至少一个竖直沟槽中的侧壁层，所述侧壁层包括将终止阱电耦接到衬底的中度掺杂的第一类型的半导体。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于电场屏障还包括导电性沟槽填充材料。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征还在于：位于第二外延层上方的夹层电介质；以及位于电场屏障上方的夹层电介质上方的漏极密封环，其中漏极密封环连接到导电性沟槽填充材料。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于电场屏障还包括绝缘性沟槽填充材料。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征还在于：凹陷到绝缘性沟槽填充材料中的栅极；位于第二外延层上方的夹层电介质；以及位于电场屏障上方的夹层电介质上方的漏极密封环，其中漏极密封环连接到栅极。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于边缘终止结构还包括围绕电场屏障的物理屏障，该物理屏障包括：第二竖直沟槽，该第二竖直沟槽延伸穿过终止阱进入到第一外延层中并且暴露侧壁区，该侧壁区经由沟槽侧壁被掺杂成中度掺杂的第二类型的半导体；位于第二竖直沟槽中的侧壁层，所述侧壁层包括将终止阱电耦接到衬底的中度掺杂的第一类型的半导体；以及位于侧壁层之间的沟槽填充层。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于沟槽填充层包括二氧化硅。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于边缘终止结构还包括由电场屏障包围的电流屏障，该电流屏障包括：第三竖直沟槽，该第三竖直沟槽从第二外延层的表面向下延伸到第一外延层中并且暴露侧壁区，该侧壁区经由沟槽侧壁被掺杂成中度掺杂的第二类型的半导体；位于第三竖直沟槽中的侧壁层，所述侧壁层包括电耦接到衬底的中度掺杂的第一类型的半导体；以及位于侧壁层之间的绝缘性沟槽填充层。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于所述第一类型为n型，并且所述第二类型为p型。

在一些实施方案中，边缘终止的半导体器件的特征在于所述第一类型为p型，并且所述第二类型为n型。

附图说明

在附图中：

图1A为示例性图案化半导体晶圆。

图1B为示例性已封装半导体晶圆。

图1C为示例性半导体管芯。

图2A至图2B为示例性中压功率MOSFET的剖视图。