CN103035621B - 超级结mosfet的终端保护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超级结MOSFET的终端保护结构，该结构包括：衬底重掺杂区，以及位于衬底重掺杂区之上的外延漂移区；位于外延漂移区中水平排布的多个半绝缘柱区；在所述外延漂移区表面形成阱区；所述阱区上方有第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极，其中第一多晶硅栅极为元胞区的超级结MOSFET的栅，而第二多晶硅栅极为超级结元胞外围的多晶硅布线且连接于产品的栅极封装PAD；所述第一多晶硅栅极部分位于场氧化层上方，所述第二多晶硅布线全部位于场氧上方；所述阱区通过P型重掺杂区与接触孔形成欧姆接触，并连接一金属；所述金属层覆盖于第二多晶硅栅极布线上方，其间有层间膜隔离。本发明使多晶硅栅极布线得到屏蔽，器件抗干扰性能更好。

Description

超级结MOSFET的终端保护结构
技术领域
本发明涉及半导体器件设计领域，特别是指一种超级结MOSFET的终端保护结构。
背景技术
超级结MOSFET器件作为功率器件广泛应用于电力电子系统，器件的开关损耗是产品品质的重要指标，为了降低损耗，业界主流产品的设计优化主要集中在产品的栅电阻降低，以及栅漏寄生耦合电容的减小方面。但在实际应用系统中，外界信号的干扰也是劣化器件性能重要因素。外界的干扰信号，被超级结MOSFET器件吸收后，发生自激或耦合效应导致产品在关断时被重新开启，在开始时发生驱动电压不足开启延迟等等，这些都是增加器件开关损耗的重要原因之一，需要在器件元胞外围增加一层隔离保护结构来提高器件的抗干扰性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结MOSFET的终端保护结构，更好地保护器件不受外界干扰，提高器件的抗噪水平。
为解决上述问题，本发明提供的超级结MOSFET的终端保护结构，包含：
衬底重掺杂区。
位于衬底重掺杂区之上的外延漂移区。
位于外延漂移区中水平排布的多个半绝缘柱区。
在所述外延漂移区表面形成离子注入阱区，阱区下方具有多个半绝缘柱区，阱区右侧之中具有一上表面位于器件表面的P型重掺杂区。
所述阱区上方覆盖场氧，场氧的长度不超过右侧的P型重掺杂区，场氧上方覆盖第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极，第一多晶硅栅极还包裹场氧的侧面，形成将场氧层半包围的形态，第二多晶硅栅极全部位于场氧上方。
所述第一多晶硅栅极为元胞区的超级结MOSFET的栅，第二多晶硅栅极为超级结元胞外围的多晶硅布线且连接于产品的栅极封装PAD。
所述阱区通过P型重掺杂区与一接触孔形成欧姆接触，并连接一金属层上。
所述金属层覆盖于第二多晶硅栅极布线的上方，其间有层间膜隔离。
进一步地，所述半绝缘柱区是单一材料，或者是半导体绝缘材料和绝缘材料的复合结构。
进一步地，所述P型重掺杂区可以是专有掩膜版注入，也可通过所述的接触孔进行孔注入。
进一步地，所述阱区通过物理连接于超级结MOSFET的源区，即地电位。
本发明通过金属层，接触孔以及阱区形成半包围的接地环屏蔽栅布线结构，使栅极不受外界的干扰，起到了保护器件与抗噪的作用。
附图说明
图1是本发明超级结MOSFET的终端保护结构；
图2是本发明实施前后器件关断特性对比图。
附图标记说明
1是衬底重掺杂区     2是外延漂移区
3是半绝缘柱区       4是阱区
5是场氧层           7是P型重掺杂区
61是第一多晶硅栅极  62是第二多晶硅栅极
8是接触孔           9是金属层
具体实施方式
本发明所述的超级结MOSFET的终端保护结构，现结合附图说明如下。
如图1所示，该保护结构包括：
一衬底重掺杂区1。
位于衬底重掺杂区1之上的外延漂移区2。
位于外延漂移区2中呈水平排布的多个半绝缘柱区3，此半绝缘柱区3既可以是单一的材料，也可以是半导体绝缘材料和绝缘材料的复合结构。
在所述外延漂移区2表面形成离子注入阱区4，阱区4下方具有多个半绝缘柱区3，阱区4右侧之中具有一上表面位于器件表面的P型重掺杂P型区7，此重掺杂P型区7可以是通过专用一层掩膜版光刻注入形成，也可以是通过接触孔8进行孔注入形成。
所述阱区4上方覆盖场氧5，场氧5的长度不超过右侧的P型重掺杂区7，即不覆盖到P型重掺杂区7，场氧5上方覆盖第一多晶硅栅极61和第二多晶硅栅极62，第一多晶硅栅极61还包裹场氧5的侧面，形成将场氧层5半包围的形态，第二多晶硅栅极62全部位于场氧5的上方。
所述第一多晶硅栅极61为元胞区的超级结MOSFET的栅，第二多晶硅栅极62为超级结元胞外围的多晶硅布线且连接于产品的栅极封装PAD。
所述阱区4通过P型重掺杂区7与一接触孔8形成欧姆接触，并连接一金属层9上。
所述金属层9覆盖于第二多晶硅栅极62布线的上方。
以上即为本发明超级结MOSFET的终端保护结构说明，图1所示中，阱区4与表层金属层9通过接触孔8连接，并通过物理连接到元胞区的源区，即地电位，构成了半闭合的屏蔽环接地结构，将多晶硅栅极62以地电位包围，由于外界的杂讯被屏蔽环结构隔离，所以多晶硅栅极上的讯号不受外界的影响，器件工作更稳定，抗干扰性更强。
图2所示为本发明实施前后器件关断特性的对比图，图中曲线a、b为器件的电流，曲线a所示为未使用本发明时的电流，器件关断后，电流呈现过冲，并在虚线圆圈处的电位附近形成震荡，而曲线b所示为使用本发明后的关断电流曲线，器件关断后，电流稳步达到低电位，曲线平滑无过冲毛刺等现象，器件的开关特性更好。

Claims (3)

1.一种超级结MOSFET的终端保护结构，其特征在于，该结构包括：
衬底重掺杂区；
位于衬底重掺杂区之上的外延漂移区；
位于外延漂移区中水平排布的多个半绝缘柱区；
在所述外延漂移区表面形成离子注入阱区，阱区下界面接触多个半绝缘柱区，阱区右侧之中具有一上表面位于器件表面的P型重掺杂区；
所述阱区上方覆盖场氧，场氧的长度不超过右侧的P型重掺杂区，场氧上方覆盖第一多晶硅栅极和第二多晶硅栅极，第一多晶硅栅极还包裹场氧的侧面，形成将场氧层半包围的形态，第二多晶硅栅极全部位于场氧上方；
所述第一多晶硅栅极为元胞区的超级结MOSFET的栅，第二多晶硅栅极为超级结元胞外围的多晶硅布线且连接于产品的栅极封装PAD；
所述阱区通过P型重掺杂区与一接触孔形成欧姆接触，并连接在一金属层上；
所述阱区通过物理连接于超级结MOSFET的源区，即地电位；
所述金属层覆盖于第二多晶硅栅极布线的上方，其间有层间膜隔离。
2.根据权利要求1所述的超级结MOSFET的终端保护结构，其特征在于，所述半绝缘柱区是单一材料，或者是半导体绝缘材料和绝缘材料的复合结构。
3.根据权利要求1所述的超级结MOSFET的终端保护结构，其特征在于，所述P型重掺杂区能通过专有掩膜版注入，也能通过所述的接触孔进行孔注入。
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