[实用新型]超结MOSFET终端结构

说明书

一种超结MOSFET终端结构，包括：N型重掺杂衬底及形成于其上的N型轻掺杂外延层；所述N型轻掺杂外延层包括元胞区及终端区；所述元胞区中形成有至少一个晶体管单元，所述晶体管单元包括形成于所述N型轻掺杂外延层中的一对元胞区P柱；该一对元胞区P柱顶端分别连接有一P型体区；所述N型轻掺杂外延层表面形成有栅极结构；所述终端区中形成有至少一个终端区P柱；所述终端区P柱的宽度等于所述元胞区P柱宽度的一半，间距也是元胞区P柱宽度的一半，所述终端P形区的间距逐渐加大。本实用新型可以提升器件终端区耐压能力，改善高压超结MOSFET器件的多种特性；器件制作方法与现有工艺兼容，有多种实现方式，可以在现有工艺条件下进一步提升超结MOSFET终端结构的耐压能力。

技术领域

本实用新型属于半导体器件领域，涉及一种超结MOSFET终端结构。

背景技术

高压功率MOSFET(简称为VDMOSFET)可以通过减薄漏端漂移区的厚度来减小导通电阻，然而，减薄漏端漂移区的厚度就会降低器件的击穿电压，因此在VDMOSFET中，提高器件的击穿电压和减小器件的导通电阻是一对矛盾，超结MOSFET采用新的耐压层结构，利用一系列的交替排列的P型和N型半导体薄层，在较低反向电压下将P型N型区耗尽，实现电荷相互补偿，从而使N型区在高掺杂浓度下实现高的击穿电压，从而同时获得低导通电阻和高击穿电压，打破传统功率MOSFET导通电阻的理论极限。

超结MOSFET具有导通损耗低、栅极电荷低、开关速度快、器件发热小和能效高的优点，产品可广泛用于个人电脑、笔记本电脑、上网本或手机、照明(高压气体放电灯)产品、电视机(液晶或等离子电视机)和游戏机等高端消费电子产品的电源或适配器。

请参阅图2、图3，图2、图3分别显示为常规的高压超结MOSFET结构(以下简称HV-MOS)和低压超结MOSFET结构(以下简称LV-MOS)。如图2所示，高压超结MOSFET包括N型重掺杂衬底101、N型轻掺杂外延层102及形成于所述N型轻掺杂外延层102中的P柱103和P型体区104，所述N型轻掺杂外延层102表面形成有栅氧化层105及多晶硅栅极106。如图3所示，低压超结MOSFET包括形成于N型外延层中的多晶硅柱107及多晶硅栅极108。HV-MOS和LV-MOS都是在N型外延层上通过一定的工艺方式，形成一个纵向的沟槽结构，这样可以在器件耐压的同时，极大地降低导通电阻，提高器件性能。

但是高压MOS管和低压MOS管在器件结构和工艺方法上又有很多不同点：

1)器件横向尺寸上，HV-MOS的原胞尺寸(pitch)一般在十几微米，而LV-MOS的pitch一般只有几微米。在相同的芯片面积上，LV-MOS的原胞密度会比HV-MOS高出很多，所以低压器件对于工艺特征尺寸和光刻对准精度等要求更高，难度更大。

2)器件纵向尺寸上，HV-MOS的N型外延层厚度和沟槽深度一般有几十微米，而LV-MOS会在几个微米。对于引入的这样一个深槽结构，其深度越深，工艺难度越大，所以高压器件更加依赖于沟槽的深度和工艺；

3)沟槽实现的工艺上，HV-MOS的P柱(Ppillar-trench)是由P型杂质构成的，在N型外延层上首先利用深槽刻蚀工艺直接挖出沟槽结构，然后外延生长P型杂质层。而LV-MOS的多晶硅柱是由二氧化硅层和多晶硅层构成的，在N型外延层中挖出沟槽，然后热生长二氧化硅介质层，在进行多晶硅的淀积，形成所需的多晶硅柱。

如今，功率器件的元胞区已经能够通过设计使其达到较高的耐压水平，但是在实际的生产过程中，还需要考虑晶体管的边缘区域，对于垂直器件来说，一个芯片的边缘部分的元胞除了要承受垂直方向上的电压外，还要承受水平方向上的电压，因此器件的终端边缘区域成为制约整个器件击穿电压的一个不可忽视的因素。

因此，提供一种超结MOSFET终端结构及其制作方法，以进一步提高高压超结MOSFET终端区的耐压能力，从而提高晶体管的整体耐压能力，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

实用新型内容