[发明专利]一种横向高压功率半导体器件的结终端结构

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及一种横向高压功率半导体器件的结终端结构。

背景技术

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。

专利文献CN102244092B提供了“一种横向高压功率半导体器件的结终端结构（专利号：ZL201110166312.6）”，如图1所示，器件终端结构包括漏极N⁺1、N型漂移区2、P型衬底3、栅极多晶硅4、栅氧化层5、P-well区6、源极N⁺7、源极P⁺8。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6与N型漂移区2相连，当漏极施加高电压时，P-well区6与N型漂移区2所构成的PN结冶金结面开始耗尽，轻掺杂N型漂移区2的耗尽区将主要承担耐压，电场峰值出现在P-well区6与N型漂移区2所构成的PN结冶金结面。为解决高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2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，专利采用了如图1所示的曲率结终端结构，高掺杂P-well区6与轻掺杂P型衬底3相连，轻掺杂P型衬底3与轻掺杂N型漂移区2相连，高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2的距离为L_P。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3与轻掺杂N型漂移区2相连，代替了高掺杂P-well区6与轻掺杂N型漂移区2所构成的PN结冶金结面，轻掺杂P型衬底3为耗尽区增加附加电荷，既有效降低了由于高掺杂P-well区6处的高电场峰值，又与N型漂移区2引入新的电场峰值。由于P型衬底3和N型漂移区2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6与轻掺杂P型衬底3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，器件N型漂移区2表面具有超结结构，超结结构由相间排列的P型掺杂条10和N型掺杂条11组成，超结结构的存在为开态时器件提供低阻电流通路，关态时，P条和N条相互耗尽，优化表面电场，保持高的器件耐压，很好的优化了器件比导通电阻和击穿电压的关系。该结构能够提高横向高压功率器件的曲率部分的耐压能力，同时不会占用较大的芯片面积。但该专利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9（如图1中虚线部分）没有进行优化，在该结构9处，由于电荷的不平衡，器件耐压不是最优值。通过本发明的实施，使得结构9处电荷平衡，进一步提高器件的耐压，使得该结终端结构实现最优化。

发明内容

本发明针对中国专利ZL201110166312.6（发明名称：一种横向高压功率半导体器件的结终端结构）直线结终端结构和曲率结终端结构相连部分的结终端结构9的电荷平衡问题，在保持器件表面横向超结掺杂条宽度为最小光刻精度W情况下，对终端结构进行分析，提出表面超结结构满足的关系，并对其进行仿真验证，从而提高横向高压功率器件曲率部分的耐压能力，同时节约器件版图面积。

本发明技术方案为：

针对横向高压功率器件的结终端结构9（如图1中虚线部分），在保持器件表面横向超结宽度为光刻精度W情况下，对其进行浓度优化，从而得到最优化的击穿电压。根据终端结构9的N型漂移区表面的超结结构不同，分为4种情况，如图2、3、4和5所示。

一种横向高压功率半导体器件的结终端结构，如图1所示，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；