[发明专利]一种具有阶梯埋氧层的超结横向高压器件

说明书

本发明涉及半导体功率器件技术领域，涉及一种具有阶梯埋氧层的超结横向高压器件。本发明的具有阶梯埋氧层的横向高压器件在N型漂移区和P型衬底之间引入阶梯型的埋氧层，并且按照从源到漏逐渐增加，较好优化了漂移区内电荷分布，屏蔽衬底辅助耗尽效应，从而使得超结层达到了电荷平衡增加了器件的横向击穿电压。另外阶梯型的埋氧层也起到了固定空穴的作用使得埋层上界面空穴浓度大大增加，从而使得埋层电场得到了增加，提高器件的纵向击穿电压。本发明的有益效果为，具有耐高压，同时降低了工艺难度。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有阶梯埋氧层的超结横向高压器件。

背景技术

功率半导体器件作为电力电子系统的核心器件，是现代生活中不可或缺的重要电子元件。随着应用范围的拓宽，其应用领域从家用消费类电子设备延伸到各类工业设备、能源和航天等领域。近年来，随着科学技术的飞速发展，使得半导体技术逐渐形成两大分支：一个是以大规模集成电路为核心，实现对信息的存储、处理以及转换；另一个则是以功率半导体器件为核心，应用于电源和控制电路，实现对电能的处理和变换。

功率器件全称是功率半导体器件或半导体功率器件，简单的说，就是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件。随着社会的发展，功率器件朝着高耐压BV、低比导通电阻R_on,sp的方向发展。对于目前研究的硅材料器件，比导通电阻R_on,sp和耐压BV呈2.5次方的关系（“硅极限”），高的比导通电阻会降低器件的性能。

电力电子系统的小型化、集成化为功率半导体器件的发展提出了一个重要方向：智能功率集成电路。它要求将保护、控制、检测、驱动等低压电路和高压功率器件集成在统一芯片上。因此，要求功率器件的尺寸越来越小，器件的性能越来越好。

陈星弼院士提出了超结功率器件，进一步优化了耐压与比导通电阻之间的关系。在器件中运用超结技术，即用高浓度掺杂的P条和N条替代单一掺杂的漂移区。对于N型LDMOS而言，当器件处于开态时，高浓度掺杂的N条可以提供低阻通道，有效降低器件的比导通电阻。当器件处于关态时，高浓度掺杂的P条和N条相互耗尽，N条中的电离施主离子终止于P区中的电离受主离子，提高器件的表面电场，增强器件的耐压。但是，常规超结器件存在衬底辅助耗尽效应，即N型漂移区和P型衬底之间会存在一个纵向PN结，破坏超结层中南P条和N条间的电荷平衡，降低器件的耐压。具有阶梯埋氧层的超结横向高压器件特点是P型衬底和N型漂移区之间的阶梯型埋氧层，优化了漂移区内电荷分布较好。另外阶梯型的埋氧层也起到了固定空穴的作用使得埋层上界面空穴浓度大大增加，从而使得埋层电场得到了增加，提高器件的纵向耐压。

发明内容

本发明申请的目的在于在N型漂移区和P型衬底之间加入阶梯型的埋氧层，提高器件的耐压，缓解器件的“硅极限”。阶梯埋氧将漂移区按照深度划分为三个部分并按照从源极到漏极逐渐增加，漂移区对超结层的补偿从源极到漏极依次增加，优化器件电荷分布，屏蔽衬底辅助耗尽效应，实现超结层电荷平衡，提高器件表面电场，增强器件横向耐压。此外，阶梯型的埋氧层可以固定埋层上界面的空穴，增加埋层电场，提高器件的耐压。

本发明的技术方案：

一种具有阶梯埋氧层的超结横向高压器件其元胞结构包括P型衬底1、埋氧层23，N型漂移区31，其特征在于：所述N型漂移区31包括P型阱区41，超结层71，第二N型重掺杂区34。

具体的，

所述P型体区41包括P型重掺杂区41和第一N型重掺杂区32，其上端面是源端电极52。

具体的，

P型体区41和多晶硅栅极通过介质21隔离。

具体的，

超结层71包括N型掺杂区33和P型掺杂区43。