[发明专利]一种具有表面电荷区结构的功率器件

说明书

本发明提供一种具有表面电荷区结构的功率器件，包括由下至上依次设置的P衬底I(1)、浮空等位层(4)、P衬底II(2)和漂移区(5)；所述漂移区(5)上设置有N+漏区、漏电极(10)、栅电极(12)、源电极(11)、N+接触区、P阱(7)以及P+源区；所述漂移区(5)的顶部且位于漂移区内设置有一系列横向且等距离分布的N+电荷区(6)而形成表面电荷区。本发明由于在漂移区表面设置一系列等间距的N⁺电荷区表面电荷区结构，表面电荷区产生界面电荷，增强了电荷区内电场，提高了器件横向耐压；界面电荷同时增强埋层纵向电场和纵向耐压，降低了漏极附近电场，防止器件表面过早击穿；由于采用等间距N+的表面电荷区结构，工艺简单可行，工艺容差较好，与常规CMOS工艺兼容。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，尤其是一种具有表面电荷区结构的功率器件。

背景技术

功率半导体器件是进行功率处理的半导体器件， 是功率电子学研究的主要对象。功率电子学是在功率半导体器件的发展推动下诞生的， 经过几十年的发展已经逐步走向成熟。功率半导体器件有着极为广泛的应用例如武器装备、电力电子、航空航天、平板显示驱动和其它高新技术产业等。然而，横向功率器件具有横向沟道， 且漏极、源极和栅极都在芯片表面， 易于通过内部连接与低压信号集成， 被广泛应用于功率集成电路。因此， 国内外专家和学者对此投入了极大的关注和深入的研究。

功率半导体器件包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。功率半导体技术是电力电子技术的基础与核心， 它是微电子技术与电力电子技术的结合。随着多晶硅和平面工艺的发展， 为功率器件的发展提供了多种选择。功率半导体器件设计的关键是优化耐压、通态压降、快速开关等关键特性参数之间的折衷。提高功率密度和降低损耗一直以来都是功率半导体器件的发展方向， 而前者与功率器件的耐压提高密切相关。传统提高耐压的手段，往往工艺复杂，成本价格高，采用表面电荷区结构，工艺简单可行，工艺容差较好，与常规CMOS工艺兼容。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够产生界面电荷，增强了表面电荷区内电场，提高了耐压的具有表面电荷区结构的功率器件。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有表面电荷区结构的功率器件，包括由下至上依次设置的P衬底I1、浮空等位层4、P衬底II2和漂移区5；所述漂移区5上设置有N⁺漏区、漏电极10、栅电极12、源电极11、N⁺接触区、P阱7以及P⁺源区；所述漂移区5的顶部且位于漂移区内设置有一系列沿横向等距离分布的N⁺电荷区6而形成表面电荷区。

优选地，所述表面电荷区的表面设置有SiO₂埋层8。

优选地，该功率器件还包括表面衬底9，所述表面衬底嵌入到SiO₂埋层内使得表面衬底与SiO₂埋层齐平。

优选地，相邻两个所述N⁺电荷区6的浓度、高度、宽度均相同。

优选地，所述表面衬底9采用多晶硅氧化层结构或者具有相似结构的多晶硅化物、金属或类似氧化层的隔绝的结构。

优选地，所述栅电极12和所述源电极11均低于漂移区5的顶部。

如上所述，本发明的一种具有表面电荷区结构的功率器件，具有以下有益效果：

首先由于高功率器件中设置有等间距N⁺的表面电荷区，因此有利于获得更高、更稳定的击穿电压。