[发明专利]一种横向高压功率器件的结终端结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种横向高压功率器件的结终端结构。

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。

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，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，该专利所提出的结终端结构还应用在三重RESURF结构器件中。图2为器件直线结终端结构中N型漂移区2为三重RESURF结构的器件剖面示意图；图3为器件曲率结终端结构中N型漂移区2为三重RESURF结构的器件剖面示意图。然而，该专利在三重RESURF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，由于电荷的不平衡以及连接处电场仍存在曲率效应，会导致功率器件提前击穿，因此器件耐压不是最优值。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对传统器件电荷不平衡以及连接处电场曲率效应的缺陷，提出一种横向高压功率器件的结终端结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种横向高压功率器件的结终端结构，如图4所示，包括直线结终端结构和曲率结终端结构；

所述直线结终端结构与横向高压功率器件有源区结构相同，包括漏极N⁺接触区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⁺接触区7、源极P⁺接触区8、P型埋层9；P-well区6与N型漂移区2位于P型衬底3的上层，其中P-well区6位于中间，两边是N型漂移区2，且P-well区6与N型漂移区2相连；N型漂移区2中远离P-well区6的两侧是漏极N⁺接触区1，P-well区6的表面具有与金属化源极相连的源极N⁺接触区7和源极P⁺接触区8，其中源极P⁺接触区8位于中间，源极N⁺接触区7位于源极P⁺接触区8两侧；P型埋层9位于N型漂移区2中，在P-well区6与N⁺接触区1之间；源极N⁺接触区7与N型漂移区2之间的P-well区6表面的上方是栅氧化层5，栅氧化层5的表面的上方是栅极多晶硅4。