[发明专利]具有无结终端技术功率半导体器件及制造方法和应用

说明书

本发明提供一种具有无结终端技术功率半导体器件及制造方法和应用，第一介质氧化层和浮空场板多晶硅电极构成纵向浮空场板，分布在整个第二导电类型漂移区中，形成纵向浮空等势场板阵列；漏端引入浮空场板，改善此处的曲率效应，提高耐压。在终端则把第二导电类型漂移区的边界移动到漏端，利用漏端的浮空等势场板的作用把漂移区两端的电位钳位，没有产生电位差，从而避免了Psub和漂移区结的击穿。纵向浮空场板呈环形承担大部分耐压，并且把第二导电类型漏端重掺杂区的边界移动到和第二导电类型漂移区的边界一致，避免其产生N⁺N结，导致其提前击穿。

技术领域

本发明属于功率半导体领域，主要提出了一种具有无结终端技术功率半导体器件及其制造方法和应用。

背景技术

功率半导体器件由于具有输入阻抗高、开关速度快、损耗低、安全工作区宽等特性，已被广泛应用于计算机及外设、消费电子、网络通信，电子专用设备与汽车电子、仪器仪表、LED显示屏以及电子照明等多个方面。横向器件由于源极、栅极、漏极都在同一表面，易于通过内部连接与其他器件及电路集成，被广泛运用于功率集成电路中。横向器件设计中，要求器件具有高的击穿电压，低的比导通电阻。较高的击穿电压需要器件有较长的漂移区长度和较低的漂移区掺杂浓度，但这也导致了器件的比导通电阻增大。RESUFR器件的提出，缓解了这一矛盾关系，但RESUFR器件依赖严格的电荷平衡，才能够实现高的耐压。

为了缓解击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，有研究者提出一种具有纵向浮空场板的器件及其制造方法(CN201910819933.6)，此发明通过在器件关态引入全域MIS耗尽机制，提高器件耐压。同时，在器件开态时，浮空场板表面能够形成积累层，降低比导通电阻，并提高饱和电流。但源极中心终端，由于电场线密集，可能会导致其提前击穿，因此，我们提出了一种无结终端，在终端则把第二导电类型漂移区的边界移动到漏端，利用漏端的浮空等势场板的作用把漂移区两端的电位钳位，没有产生电位差，从而避免了Psub和漂移区结的击穿。纵向浮空场板呈环形承担大部分耐压，并且把第二导电类型漏端重掺杂区的边界移动到和第二导电类型漂移区的边界一致，避免其产生N⁺N结，导致其提前击穿。

发明内容

本发明在漂移区中引入介质层相连的纵向等势浮空场板阵列，提出具有等势浮空槽的低阻器件新结构，该结构使得器件获得较大的平均电场，耐压提高，比导降低。在终端利用漏端的浮空等势场板的作用把漂移区两端的电位钳位，没有产生电位差，从而避免了Psub和漂移区结的击穿。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种具有无结终端技术功率半导体器件，包括：

第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型源端重掺杂区13，第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型源端重掺杂区23，第二导电类型漏端重掺杂区24，第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33，多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42，源端金属52，漏端金属53。

其中，第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体衬底11上方，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第一导电类型源端重掺杂区13和第二导电类型源端重掺杂区23位于第一导电类型阱区12中，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第二导电类型漏端重掺杂区24位于第二导电类型阱区22中；第二介质氧化层32位于第一导电类型阱区12上方，并且其左端与第二导电类型源端重掺杂区23相接触，右端与第二导电类型漂移区21相接触；第三介质氧化层33位于第二介质氧化层32与第二导电类型漏端重掺杂区24之间的第二导电类型漂移区21的上表面；控制栅多晶硅电极42覆盖在第二介质氧化层32的上表面并部分延伸至第三介质氧化层33的上表面；金属条51位于第一介质氧化层31上方，源端金属52位于第二导电类型源端重掺杂区23和第一导电类型源端重掺杂区13上方，漏端金属53位于第二导电类型漏端重掺杂区24上方；