横向高压功率器件的结终端结构制造技术

本发明专利技术提供一种横向高压功率器件的结终端结构，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；曲率结终端结构包括漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P‑well区、源极P+接触区以及隔离介质，隔离介质包括相互分离的子介质；各子介质从P‑well区的外侧向N型漂移区的外侧延伸，环形漏极N+接触区包围环形N型漂移区，环形N型漂移区包围环形隔离介质，环形隔离介质隔离P‑well区，环形隔离介质处于P‑well区和N型漂移区之间，P‑well区与N型漂移区不相连且相互的间距为LP，本发明专利技术改善了直线结终端结构与曲率结终端结构相连部分电荷不平衡与电场曲率效应的问题，避免器件提前击穿，从而得到最优化的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，具体的说涉及一种横向高压功率器件的结终端结构。
技术介绍
高压功率集成电路的发展离不开可集成的横向高压功率半导体器件。横向高压功率半导体器件通常为闭合结构，包括圆形、跑道型和叉指状等结构。对于闭合的跑道型结构和叉指状结构，在弯道部分和指尖部分会出现小曲率终端，电场线容易在小曲率半径处发生集中，从而导致器件在小曲率半径处提前发生雪崩击穿，这对于横向高压功率器件版图结构提出了新的挑战。公开号为CN102244092A的中国专利公开了一种横向高压功率器件的结终端结构，图1所示为器件的版图结构，器件终端结构包括漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P-well区、源极N+、源极P+。器件结构分为两部分，包括直线结终端结构和曲率结终端结构。直线结终端结构中，P-well区与N型漂移区相连，当漏极施加高电压时，P-well区与N型漂移区所构成的PN结冶金结面开始耗尽，轻掺杂N型漂移区的耗尽区将主要承担耐压，电场峰值出现在P-well区与N型漂移区所构成的PN结冶金结面。为解决高掺杂P-well区与轻掺杂N型漂移区所构成的PN结曲率冶金结面的电力线高度集中，造成器件提前发生雪崩击穿的问题，该专利采用了如图1所示的曲率结终端结构，高掺杂P-well区与轻掺杂P型衬底相连，轻掺杂P型衬底与轻掺杂N型漂移区相连，高掺杂P-well区与轻掺杂N型漂移区的距离为LP。当器件漏极加高压时，器件源极指尖曲率部分轻掺杂P型衬底与轻掺杂N型漂移区相连，代替了高掺杂P-well区与轻掺杂N型漂移区所构成的PN结冶金结面，轻掺杂P型衬底为耗尽区增加附加电荷，既有效降低了由于高掺杂P-well区处的高电场峰值，又与N型漂移区引入新的电场峰值。由于P型衬底和N型漂移区都是轻掺杂，所以在同等偏置电压条件下，冶金结处电场峰值降低。又由于器件指尖曲率部分高掺杂P-well区与轻掺杂P型衬底的接触增大了P型曲率终端处的半径，缓解了电场线的过度集中，避免器件在源极指尖曲率部分的提前击穿，提高器件指尖曲率部分的击穿电压。同时，该专利所提出的结终端结构还应用在纵向超结结构器件中。然而，该专利在纵向超结结构器件下，对直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分的终端结构没有进行优化，在相连部分，由于电荷的不平衡和电场曲率效应，会导致功率器件提前击穿，因此器件耐压不是最优值。而且对于纵向超结结构的器件，在直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分的终端结构设计复杂程度不但大幅度提高，而且可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术要解决的就是传统器件电荷不平衡与连接处电场曲率效应存在缺陷以及对于纵向超结结构的器件的终端设计越来越复杂和低可靠性的问题，提出一种横向高压功率器件的结终端结构。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种横向高压功率器件的结终端结构，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；所述曲率结终端结构包括漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P-well区、源极P+接触区以及隔离介质，隔离介质包括相互分离的子介质；各子介质从P-well区的外侧向N型漂移区的外侧延伸，P-well区表面上方是栅氧化层，栅氧化层的表面上方是栅极多晶硅；曲率结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层分别与直线结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层相连并形成环形结构；其中，环形漏极N+接触区包围环形N型漂移区，环形N型漂移区包围环形隔离介质，环形隔离介质隔离P-well区，P-well区上方有环形栅极多晶硅和环形栅氧化层，环形隔离介质处于P-well区和N型漂移区之间，P-well区与N型漂移区不相连且相互的间距为LP，环形隔离介质在Z方向的深度为VP，相邻子介质之间的距离为L，子介质的个数大于等于2。环形漏极N+接触区包围环形N型漂移区，N型漂移区包围隔离介质，隔离介质包围扇形P-well区；从而使原直线结终端与曲率结终端连接处，由低掺杂的P型衬底与N型漂移区的PN曲率结变为由隔离介质与N型漂移区的介质隔离以及低掺杂的P型衬底与低掺杂N型漂移区的PN曲率结两部分。其中介质隔离部分使得该连接处不在有电荷的的运动，杜绝了电场线的集中造成的器件提前击穿；其中低掺杂的P型衬底与低掺杂N型漂移区的PN曲率结两部分，由于隔离介质的引入使得N型漂移区的掺杂浓度降低，在低掺杂的P型衬底与低掺杂N型漂移区形成的曲率结终端处电场集中减弱，减弱了器件提前击穿。作为优选方式，直线结终端结构为single RESURF的结构、double RESURF，triple RESURF结构其中的一种。作为优选方式，所述直线结终端结构包括：漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P-well区、源极N+接触区、源极P+接触区；P-well区与N型漂移区位于P型衬底的上层，其中P-well区位于中间，两边是N型漂移区，且P-well区与N型漂移区相连；N型漂移区中远离P-well区的两侧是漏极N+接触区，P-well区的表面具有与金属化源极相连的源极N+接触区和源极P+接触区，其中源极P+接触区位于中间，源极N+接触区位于源极P+接触区两侧；源极N+接触区与N型漂移区之间的P-well区表面的上方是栅氧化层，栅氧化层的表面的上方是栅极多晶硅。作为优选方式，隔离介质的外边界与环形N型漂移区内边界的交界面形状为方形或圆弧形。作为优选方式，环形隔离介质在Z方向的深度VP大于N型漂移区的结深。从而使曲率结终端结构中的P-well区与N型漂移区没有连接关系。作为优选方式，隔离介质将所述N型漂移区、P-well区隔离。环形隔离介质在Y方向延伸至完全填充漏极N+接触区，从而使器件不存在曲率结终端击穿问题。作为优选方式，隔离介质的槽深度VP小于N型漂移区的结深且大于P-well区的结深。这时可以降低N型漂移区的浓度，从而改善器件的耐压。作为优选方式，隔离介质为二氧化硅材料。本专利技术的有益效果为：本专利技术不仅优化改进了常规叉指状横向器件终端的曲率结终端提前击穿的问题，还进一步通过对直线结终端结构与曲率结终端结构相连部分的终端结构进行分析和优化，同时大大的降低了纵向超结终端结构设计的复杂，提高了可靠性，改善直线结终端结构与曲率结终端结构相连部分电荷不平衡与电场曲率效应的问题，避免器件提前击穿，从而得到最优化的击穿电压。附图说明图1为传统的横向高压功率器件的结终端结构示意图；图2为本专利技术的横向高压功率器件的结终端结构示意图；图3为本专利技术的终端结构在X方向的剖面示意图；图4(a)-图4(c)分别为环形隔离介质在Z方向的深度VP变化的几种情况的剖面示意图；图4(d)为环形隔离介质在Y方向延伸至漏极N+接触区1的剖面示意图；图5为本专利技术的横向高压功率器件的结终端结构实施例示意图；1为漏极N+接触区，2为N型漂移区，3为P型衬底，4为栅极多晶硅，5为栅氧化层，6为P-well区，7为源极N+接触区，8为源极P+接触区，9为隔离介质，91-9n为子介质。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向高压功率器件的结终端结构，其特征在于：包括直线结终端结构和曲率结终端结构；所述曲率结终端结构包括漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P‑well区、源极P+接触区以及隔离介质，隔离介质包括相互分离的子介质；各子介质从P‑well区的外侧向N型漂移区的外侧延伸，P‑well区表面上方是栅氧化层，栅氧化层的表面上方是栅极多晶硅；曲率结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层分别与直线结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层相连并形成环形结构；其中，环形漏极N+接触区包围环形N型漂移区，环形N型漂移区包围环形隔离介质，环形隔离介质隔离P‑well区，P‑well区上方有环形栅极多晶硅和环形栅氧化层，环形隔离介质处于P‑well区和N型漂移区之间，P‑well区与N型漂移区不相连且相互的间距为LP，环形隔离介质在Z方向的深度为VP，相邻子介质之间的距离为L，子介质的个数大于等于2。

【技术特征摘要】
1.一种横向高压功率器件的结终端结构，其特征在于：包括直线结终端结构和曲率结终端结构；所述曲率结终端结构包括漏极N+接触区、N型漂移区、P型衬底、栅极多晶硅、栅氧化层、P-well区、源极P+接触区以及隔离介质，隔离介质包括相互分离的子介质；各子介质从P-well区的外侧向N型漂移区的外侧延伸，P-well区表面上方是栅氧化层，栅氧化层的表面上方是栅极多晶硅；曲率结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层分别与直线结终端结构中的漏极N+接触区、N型漂移区、栅极多晶硅、栅氧化层相连并形成环形结构；其中，环形漏极N+接触区包围环形N型漂移区，环形N型漂移区包围环形隔离介质，环形隔离介质隔离P-well区，P-well区上方有环形栅极多晶硅和环形栅氧化层，环形隔离介质处于P-well区和N型漂移区之间，P-well区与N型漂移区不相连且相互的间距为LP，环形隔离介质在Z方向的深度为VP，相邻子介质之间的距离为L，子介质的个数大于等于2。2.根据权利要求1所述的横向高压功率器件的结终端结构，其特征在于：直线结终端结构为single RESURF的结构、double RESURF，triple RESURF结构其中的一种。3.根据权利要求1所述的横向高压功率器件的结终端结构，其特征在于：所述直线结终...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔明，李路，于亮亮，方冬，杨文，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51