[发明专利]超结金属氧化物场效应晶体管

说明书

本发明提供一种超结金属氧化物场效应晶体管。所述晶体管划分为有源区域、位于有源区域外围的主结区域、位于主结区域外围的终端区域，晶体管还包括N型衬底、位于N型衬底上的N型外延层、位于主结区域的N型外延层表面的P型主结、位于主结区域的N型外延层中的连接P型主结底部且朝向N型衬底延伸的P型高掺杂区、位于终端区域的N型外延层中连接P型主结且朝向N型衬底延伸的第一P型柱、连接第一P型柱远离P型高掺杂区一侧的沿平行N型衬底的水平方向延伸的第二P型柱、位于终端区域的N型外延层表面且连接P型高掺杂区远离有源区域一侧的表面P型区域、及位于表面P型区域上方且具有可动电荷的第一厚氧层。

【技术领域】

本发明涉及半导体器件技术领域，特别地，涉及一种超结金属氧化物场效应晶体管。

【背景技术】

超结金属氧化物场效应晶体管是一种具有金属氧化物半导体晶体管的绝缘栅结构优点同时具有高电流密度低导通电阻优点的新型器件，它是一种能用于有效的降低传统功率金属氧化物半导体场效应晶体管的导电损耗的功率半导体器件。它是基于电荷平衡原理的电荷补偿器件。

超结金属氧化物场效应晶体管的基本特点是其由间隔N-和P-掺杂的区域构成的漂移区域来实现耐压。传统高压金属氧化物场效应晶体管器件在承受反向高压时，其主要依靠PN结的纵向耗尽来实现耐压，在整个器件的PN结交界处会出现电场强度峰值。而超结金属氧化物场效应晶体管由于引入了电荷补偿机制，其内部在耗尽耐压时，电场分布更加均匀，与传统高压金属氧化物场效应晶体管器件的三角形峰值电场分布相比，超结金属氧化物场效应晶体管内部电场在纵向耐压方向为矩形分布。使其整个器件在耗尽耐压过程中，不出现个别电场峰值。由于垂直方向上插入P型区，可以补偿过量的电流导通电荷。在漂移层加反向偏置电压，将产生一个横向电场，使PN结耗尽。当电压达到一定值时，漂移层完全耗尽，将起到电压支持层的作用。器件在垂直方向的耐压可以做的很高。然而，器件击穿通常发生在终端，对于传统的功率器件终端来说，会在体硅内部利用较低浓度的漂移层来保证耐压水平，但由于超结器件特殊的有源区域结构(也称元胞结构)，漂移区域的浓度较高，漂移层的厚度也较小，普通的高压功率器件的终端结构不适合超结结构器件，因此，如何提高超结结构器件的终端区域的性能(如耐压性能)成为一个重要问题。

【发明内容】

本发明的其中一个目的在于为解决上述问题而提供一种超结金属氧化物场效应晶体管。

一种超结金属氧化物晶体管，其划分为有源区域、位于有源区域外围的主结区域、位于所述主结区域外围的终端区域，所述晶体管还包括N型衬底、位于所述N型衬底上的N型外延层、位于所述主结区域的N型外延层表面的P型主结、位于所述主结区域的N型外延层中的连接所述P型主结底部且朝向所述N型衬底延伸的P型高掺杂区、位于所述终端区域的N型外延层中连接所述P型主结且朝向所述N型衬底延伸的第一P型柱、连接所述第一P型柱远离所述P型高掺杂区一侧的沿平行所述N型衬底的水平方向延伸的第二P型柱、位于所述终端区域的N型外延层表面且连接所述P型高掺杂区远离所述有源区域一侧的表面P型区域、及位于所述表面P型区域上方且具有可动电荷的第一厚氧层。

在一种实施方式中，所述第二P型柱的数量为多个，所述多个第二P型柱的延伸方向均相同且沿着垂直所述水平方向的竖直方向排列，所述多个第二P型柱的一端还分别连接所述第一P型柱。

在一种实施方式中，所述P型主结的P型离子注入浓度与所述第一P型柱的P型离子注入浓度相等。

在一种实施方式中，所述P型主结的P型离子注入浓度与所述第一型柱的P型离子注入浓度均为每平方厘米的注入离子数量为10的15次方数量级的剂量。

在一种实施方式中，所述多个第二P型柱的P型离子的浓度沿着远离邻近所述P型衬底的方向逐渐降低。