[发明专利]一种功率半导体器件超级结终端结构

说明书

本发明提供一种功率半导体器件超级结终端结构，包括位于衬底上的第一导电类型漂移区，在所述漂移区的表面设置有位于有源区外围的终端区，所述终端区包括在所述漂移区的表面设置的与有源区邻接的第二导电类型起始区和远离有源区的第一导电类型场截止环，在所述起始区与场截止环之间，沿着平行于所述场截止环的方向交替分布若干个第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区，其中，所述若干个第一导电类型掺杂区与第二导电类型掺杂区设置成能够在阻断状态时彼此完全耗尽，实现芯片终端体内电场三维均匀分布。通过本发明能够在提高芯片终端耐压的同时减少终端结构所占芯片面积的比例。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，尤其涉及一种功率半导体器件超级结终端结构。

背景技术

具有超级结结构的功率器件，如MOSFET和IGBT，是高压开关转换器领域极具商业价值的新型器件。区别于传统器件，具有超级结结构的功率器件在芯片漂移区引入交替相间的具有较高浓度的p型和n型半导体柱状区(如图1所示)，两者间需满足一定的电荷平衡条件。在导通状态下，导通电流流经高掺杂浓度的n型柱，实现低导通电阻；在阻断状态下，p型柱与n型柱相互耗尽从而实现漂移区内均匀的二维电场分布，有效降低局部最高电场强度，进而获得较高的击穿电压。此设计打破传统功率器件理论设计极限，大大提升了器件导通电阻和击穿电压之间的折衷关系。

另一方面，为进一步提升芯片性能，可以通过大幅度提升有源区元胞密度以提高芯片的电流密度。而现有的终端设计主要采用的传统的浮空限场环、场板设计等需要占用大量芯片的面积。同时随着芯片技术向小型化、致密化发展，对半导体工艺例如光刻技术有更加严格的要求，需要通过平整的芯片表面来实现低线宽的光刻技术。可是传统的终端技术都会导致芯片表面的凹凸不平，从而限制了芯片有源区元胞致密化设计。

总之，现有技术中存在着芯片终端耐压不够理想、芯片终端占用的芯片面积过大、芯片终端表面凹凸不平等诸多的问题。因此有必要提出新的终端设计来满足下一代芯片技术小型化致密化发展的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的功率半导体器件超级结终端结构。通过采用本发明的超级结终端设计，能够在提高芯片终端耐压的同时减少终端结构所占芯片面积的比例。

本发明提供了一种功率半导体器件超级结终端结构，其特征在于，包括：

位于衬底上的第一导电类型漂移区，在所述漂移区的表面设置有位于有源区外围的终端区，所述终端区包括在所述漂移区的表面设置的与有源区邻接的第二导电类型起始区和远离有源区的第一导电类型场截止环，在所述起始区与场截止环之间，沿着平行于所述场截止环的方向交替分布若干个第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区，其中，所述若干个第一导电类型掺杂区与第二导电类型掺杂区设置成能够在阻断状态时彼此完全耗尽，实现芯片终端体内电场三维均匀分布。

根据本发明的实施例，所述第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区的一端与所述起始区接触，另一端沿着朝着所述场截止环的方向延伸。

根据本发明的实施例，所述第一导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环接触，所述第二导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环接触。

根据本发明的实施例，所述第一导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环接触，所述第二导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环不接触。

根据本发明的实施例，所述第一导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环不接触，所述第二导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环也不接触，并且在所述第一和第二导电类型掺杂区的另一端与所述场截止环之间设置有第一导电类型过渡区，其中所述第一导电类型过渡区的掺杂浓度与衬底的掺杂浓度相同。

本发明还提供了另一种功率半导体器件超级结终端结构，其特征在于，包括：