[发明专利]一种半导体器件的终止结构

说明书

技术领域

本发明主要是关于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），更确切地说，是关于一种用于超级结型MOSFET器件的终止结构。

背景技术

功率MOSFET典型应用于需要功率转换和功率放大的器件中。对于功率转换器件来说，市场上可买到的代表性的器件就是双扩散MOSFET（DMOSFET）。在一个典型的晶体管中，大部分的击穿电压BV都由漂移区承载，为了提供较高的击穿电压BV，漂移区要轻掺杂。然而，轻掺杂的漂移区会产生高导通电阻R_dson。对于一个典型的晶体管而言，R_dson与BV^2.5成正比。因此，对于传统的晶体管，随着击穿电压BV的增加，R_dson也急剧增大。

超级结是一种众所周知的半导体器件。超级结晶体管提出了一种可以在维持很高的断开状态击穿电压（BV）的同时，获得很低的导通电阻（R_dson）的方法。超级结器件含有形成在漂移区中的交替的P－型和N－型掺杂立柱。在MOSFET的断开状态时，在相对很低的电压下，立柱就完全耗尽，从而能够维持很高的击穿电压（立柱横向耗尽，因此整个p和n立柱耗尽）。对于超级结，导通电阻R_dson的增加与击穿电压BV成正比，比传统的半导体结构增加地更加缓慢。因此，对于相同的高击穿电压（BV），超级结器件比传统的MOSFET器件具有更低的R_dson（或者，相反地，对于特定的R_dson，超级结器件比传统的MOSFET具有更高的BV）。

例如Onishi，Y；lwamoto，S；Sato，T；Nagaoka，T；Ueno，K；Fujihira，T于2002年，在《第14届功率半导体器件和集成电路研讨会公报》241－244页的《24mΩcm²680V硅超级结MOSFET》中提出了超级结器件，特此引用其全文，以作参考。图1表示一种传统超级结器件100的一部分有源单元部分的剖面图。在本例中，器件100的有源单元部分包括一个形成在适当掺杂的（例如N＋）衬底102上的垂直FET结构（例如N－通道），衬底102作为带有漏极接头105的漏极区。适当掺杂的（例如N－外延或N－漂移）层104位于衬底102的上方。在本例中，器件100还包括一个P－本体区106、一个N＋源极区108以及一个N＋多晶硅栅极区112。器件100还包括一个栅极接头（图中没有表示出）和一个源极金属114。如图1所示，超级结结构可以含有交替电荷平衡的P－型立柱120和N－型立柱122。在低压下，这些立柱在水平方向上完全耗尽，从而在垂直方向上可以承受很高的击穿电压。N－型立柱122可以由部分N－型外延层104构成，N－型外延层104位于P－型立柱120附近。

这种器件的终止结构通常由较远的P立柱构成，P立柱的排列图案朝着晶片的边缘或间隔处延伸。为了简便，器件100的有源单元部分P－立柱120，在此简称为有源单元P－立柱，形成在终止区中的P－立柱简称为终止P－立柱。

在一个超级结器件中，包括拐角和终止区在内的各处电荷都需要平衡。在有源区的中心部分中，P立柱可以处于均匀的水平行列，这样很容易达到电荷平衡。然而，在边缘和拐角处，却很难获得电荷平衡，从而使这些区域中的BV较低，而且器件的耐用性较差。因此，必须优化超级结器件的有源单元拐角区和终止区的设计，以便在终止区中保持电场分布均匀以及BV均匀。在拐角区中，使用弯曲的终止区设计，可以降低电场，从而提高BV。典型方案是使用半径约为150－200mm左右的拐角。但是，要以电荷平衡的方式，将P立柱布局与拐角区匹配起来却很困难。

带有曲型角布局和直端延伸到P－立柱的超级结MOSFET器件，由于其拐角区域处的电荷不平衡，因此经常具有很低的击穿电压。之前有人曾尝试过，通过保留未连接到主P立柱条纹中的小孔或P立柱岛，来平衡拐角区域处的电荷。但遗憾的是，这种方法会引起非箝位感应开关（UIS），或者并不足以改善击穿电压。而且，有些平衡拐角区域处电荷的方法还需要三维模型软件。使用这些软件不仅价格昂贵、操作复杂，还耗费时间。

正是在这一前提下，提出了本发明的各种实施例。

发明内容

本发明提供一种用于设计超级结器件布局的方法，该方法包括：