[实用新型]超级结布局结构

说明书

技术领域

本实用新型主要是关于金属氧化物半导体场效应晶体管器件，更确切地说，是涉及到一种用于超级结型的金属氧化物半导体场效应晶体管器件的终端区结构，并在终端区配置可实现电荷平衡的超级结布局结构。

背景技术

功率金属氧化物半导体场效应晶体管典型应用于需要功率转换和功率放大的器件中，例如典型的功率转换器件就是双扩散DMOSFET。具本领域通常知识者皆知道，处于工作态的器件中大部分的击穿电压BV都由器件的漂移区或称漂流区承载，如果试图提供较高的击穿电压BV，漂移区通常需要轻掺杂浓度，然而轻掺杂的漂移区随之而来也会产生比较高的导通电阻值RDSON。常规的晶体管其RDSON与BV^2.5大体成正比。因此对于传统的晶体管，随着击穿电压BV的增加RDSON也显著增大。

基于业界面临的瓶颈，超级结晶体管结构被广泛应用在半导体器件上，例如1988年飞利浦公司的DJ.COE申请的US4754310美国专利，以及1993年电子科技大学的陈星弼教授所申请的US91101845美国专利，和1995年西门子公司的J.TIHANYI所申请的美国专利US5438215等。超级结晶体管优势在于，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RDSON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器件的断开状态时，在实际上相对很低的电压条件下，交替的立柱就可以完全耗尽，从而能够维持很高的击穿电压，因为立柱横向耗尽而导致整个P型和N型立柱耗尽。对于超级结晶体管其导通电阻RDSON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RDSON，或者说对于指定的RDSON值，超级结器件比传统的MOSFET具有更高的BV。

在超级结器件中拐角和终端区在内的各区域电荷都需要平衡。虽然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，由此导致这些区域中的击穿电压BV较低，而且器件的耐用性较差。正是在这一前提下提出了本实用新型的各种实施例。

实用新型内容

在一个可选实施例中，本实用新型提供了一种超级结布局结构，其具有以下特征：第一导电类型的半导体层包括有源区和围绕在有源区外侧的终端区；在终端区的拐角区域中布置有第二导电类型的柱状立柱阵列；在终端区的与其拐角区域相衔接的第一、第二周边区域和在有源区中均布置有第二导电类型的条状立柱；第一周边区域和有源区中的多个条状立柱并排设置并沿第一方向延伸，第二周边区域中的多个条状立柱并排设置并沿着与第一方向垂直的第二方向延伸；使拐角区域中第一导电类型掺杂物的电荷与第二导电类型掺杂物的电荷相互平衡。

上述的超级结布局结构，第一周边区域中多个条状立柱朝拐角区域延伸至它们邻近拐角区域的末端对齐，第二周边区域中多个条状立柱朝拐角区域延伸至它们邻近拐角区域的末端对齐，使拐角区域为方形。

上述的超级结布局结构，在第一、第二周边区域的多个条状立柱中，按照越靠近有源区条状立柱的长度越长的变化规律，使第一、第二周边区域各自的多个条状立柱的长度由外至内依次逐步递增，将拐角区域设置成三角形。这里由外至内的次序使长度递增是指，由第一周边区域中最远离有源区的一个最外侧的条状立柱到最靠近有源区的一个最内侧的条状立柱的次序，使条状立柱的长度逐步增加，第二周边区域同样也如此。

上述的超级结布局结构，第一周边区域中设置长度不同且交替间隔配置的第一类、第二类条状立柱，将其中一者靠近拐角区域的末端设置为相对于其中另一者靠近拐角区域的末端以背离拐角区域的方向向内回缩，及第二周边区域中多个条状立柱朝拐角区域延伸至它们邻近拐角区域的末端对齐。

上述的超级结布局结构，第一周边区域中每一个条状立柱的延长线上对应设置有柱状立柱阵列中的一行柱状立柱，第二周边区域中每一个条状立柱的延长线上对应设置有柱状立柱阵列中的一列柱状立柱。

上述的超级结布局结构，拐角区域中任意相邻的两行柱状立柱与任意相邻的两列柱状立柱定义出两组立柱，该两组立柱中同一行的柱状立柱同时位于一条与第一方向同向的线上，两组立柱中同一列的柱状立柱同时位于一条与第二方向同向的线上。