[发明专利]一种基于多级场板的超结终端结构

说明书

本发明公开了一种基于多级场板的超结终端结构，从器件边缘向器件元胞方向依次为终端区和元胞区，其中终端区主要包括多个第二导电类型重掺杂掺杂柱区、第一导电类型漂移区、截至环、场氧层和多层金属场板；其中多个第二导电类型重掺杂掺杂柱区和第一导电类型漂移区组成超结结构，从而降低导通电阻；将多层金属有序层叠，使多层金属场板和场氧层互补排列，增加了金属场板末端下的场氧层厚度，降低了终端表面峰值电场，使器件终端具有更为平坦的电场分布，达到增加器件终端击穿电压的目的。

技术领域

发明属于半导体功率器件技术领域，具体的说涉及一种超结功率器件终端结构。

背景技术

超结结构是功率器件中的一个重要的结构，它通过交替的PN结实现横向耗尽，使得器件内部拥有了更为平整的耐压区电场分布，从而一举打破了硅极限，在原有的耐压等级下还可以大大增加漂移区掺杂浓度，进而得到更低的导通电阻。

而超结结构的终端技术一直是一个难点。传统的以外延层耐压的半导体功率器件为了获取更高的耐压，一般有着很低的漂移区掺杂浓度，而超结器件不同，它具有更高的漂移区掺杂浓度，若此时只将传统的终端设计应用于超结器件，比如场限制环，那么环间电场强度将会大大超过同等耐压等级下的传统结构，导致终端耐压大大降低；并且，超结结构的耗尽区必须要考虑纵向和横向两个方向，如果忽略了纵向的电场分布,终端区的击穿电压可能比有源区的要低很多。因此，超结器件终端的设计比一般的功率器件有着更多的考虑，要基于漂移区超结结构耐压的原理之上。

传统的超结终端常在超结区域的上方加上一块场板，如图1所示。如果没有场板，那么结附近由于曲率半径和表面效应会出现电场峰值，此时耐压往往很低；加上场板后，通过在场板上加偏压可以使耗尽层沿着表面向主结外侧扩展，缓解器件表面电场集中，使击穿发生在体内，从而使击穿电压提高。同时金属场板制造非常简单，其中金属场板可以与器件电极一起形成，无需增加单独的工艺步骤，因此经常被人们采用。但是，如果器件的击穿电压的要求较高，或者终端尺寸较大，那么一层金属场板就很难满足设计要求，因为单纯增加场板尺寸不一定使耐压明显增加。因此，需要继续对超结终端结构进行改进。

发明内容

本发明为解决现有超结功率器件终端耐压较低的问题，提供了一种基于多级场板的超结终端结构。通过在顶层设置多级金属场板，降低了表面峰值电场，使器件终端具有更为平坦的电场分布，最大限度发挥了超结结构的耐压优势，提升了超结终端结构的耐压性能。

本发明的技术方案如下：

一种基于多级场板的超结终端结构，其特征在于，从器件边缘向器件元胞方向依次为终端区II和元胞区I，所述终端区II和元胞区I共用第一导电类型重掺杂衬底、第一导电类型外延层和漏极金属；

终端区II包括：位于所述第一导电类型外延层中的多个通过第一导电类型外延层相隔离的相互独立的第二导电类型重掺杂掺杂柱区，位于器件边缘且在所述第一导电类型外延层上层的截止环，位于所述第一导电类型外延层之上呈互补排列的四层金属场板和场氧层；

元胞区I包括：位于所述第一导电类型外延层中的多个通过第一导电类型外延层相隔离的相互独立的第二导电类型重掺杂掺杂柱区，位于所述第二导电类型重掺杂掺杂柱区上方的第二导电类型重掺杂基区，位于所述第二导电类型重掺杂基区内的第二导电类型重掺杂源区，位于所述第二导电类型重掺杂基区内且在第二导电类型重掺杂源区两侧的第一导电类型源区，位于所述第一导电类型外延层之上且在第一导电类型源区之间的栅及其氧化层，位于所述第一导电类型外延层之上的源极金属层。

进一步地，本发明中所述场氧层和金属场板都呈叉指状且互相交叉排列。

进一步地，本发明中所述四层金属场板的长度呈1:2:3:4的关系。

进一步地，本发明中所述金属场板的右端具有多层向外延伸的金属层，且每层厚度相等，任意相邻金属层的间距相同。

进一步地，本发明中所述金属场板的层数可以随终端区II的长度而变化，可以是2、3、4，也可以是5、6，甚至更大。