[发明专利]消除体内曲率效应的等势降场器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种消除体内曲率效应的等势降场器件及制造方法，包括元胞区与终端区。元胞区中，第一介质氧化层和多晶硅电极构成纵向浮空场板，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区中，漏端以相同工艺引入多晶硅电极与漏极相连的纵向场板。本发明中纵向浮空场板辅助耗尽漂移区，提高了器件耐压。但由于靠近漏端的纵向浮空场板钳位了体内电势，使得等势线在槽底集中，造成了器件的提前击穿。漏端纵向场板与漏极相连，将漏端高电位引入器件体内，消除了体内曲率效应，进一步提高器件耐压。终端区中，纵向浮空场板呈环形承担大部分耐压，漏端的纵向场板形成半圆状阵列，缓解了因曲率增大而导致的靠近漏端的槽底电场的进一步提高。

技术领域

本发明属于功率半导体领域，主要提出了一种消除体内曲率效应的等势降场器件及其制造方法。

背景技术

功率半导体器件由于具有输入阻抗高、损耗低、开关速度快、安全工作区宽等特性，已被广泛应用于消费电子、计算机及外设、网络通信，电子专用设备与仪器仪表、汽车电子、LED显示屏以及电子照明等多个方面。横向器件由于源极、栅极、漏极都在芯片表面，易于通过内部连接与其他器件及电路集成，被广泛运用于功率集成电路中。横向器件设计中，要求器件具有高的击穿电压，低的比导通电阻。较高的击穿电压需要器件有较长的漂移区长度和较低的漂移区掺杂浓度，但这也导致了器件的比导通电阻增大。

为了缓解击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，有研究者提出一种具有纵向浮空场板的器件及其制造方法(CN201910819933.6)，此发明通过在器件关态引入全域MIS耗尽机制，提高器件耐压。同时，在器件开态时，浮空场板表面能够形成积累层，降低比导通电阻，并提高饱和电流。但由于靠近漏端的纵向浮空场板钳位了体内电势，使得等势线在槽底集中，造成了器件的提前击穿，限制了器件耐压的进一步提高。本发明提出一种消除体内曲率效应的等势降场器件及其制造方法，解决了器件由于体内曲率效应造成的槽底电场增大的问题，具有更高的击穿电压，其制造方法也较为简单。

发明内容

本发明在漂移区中引入等势环和全域MIS耗尽新模式，利用相同工艺在漏极区域引入纵向场板，提出一种消除体内曲率效应的等势降场器件，使得器件能进一步提高耐压，降低比导。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种消除体内曲率效应的等势降场器件，包括元胞区与终端区。

元胞区包括：第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型源端重掺杂区13，第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型源端重掺杂区23，第二导电类型漏端重掺杂区24，第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33，多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42，金属条51，源端金属52，漏端金属53；

其中，第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体衬底11上方，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第一导电类型源端重掺杂区13和第二导电类型源端重掺杂区23位于第一导电类型阱区12中，源极金属52位于第一导电类型源端重掺杂区13和第二导电类型源端重掺杂区23的上表面；第二导电类型漏端重掺杂区24位于第一导电类型阱区22中，漏极金属53位于第二导电类型漏端重掺杂区24的上表面；第二介质氧化层32位于第一导电类型阱区12上方，并且左端与第二导电类型源端重掺杂区23相接触，右端与第二导电类型漂移区21相接触；第三介质氧化层33位于第二介质氧化层32与第二导电类型漏端重掺杂区24之间的第二导电类型漂移区21的上表面；控制栅多晶硅电极42覆盖在第二介质氧化层32的上表面并部分延伸至第三介质氧化层33的上表面；