CN103165670B - 超级结器件 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种超级结器件的终端保护结构，在超级结器件的中间区域为电流流动区，所述电流流动区包含多个并行排列的电流流动区沟槽；超级结器件的终端保护结构成方形环绕于所述电流流动区的外周，超级结器件的终端保护结构包括多个短沟槽，短沟槽同所述电流流动区沟槽相分离；其中，位于电流流动区沟槽上方及下方的短沟槽平行于所述电流流动区沟槽，位于电流流动区沟槽左侧及右侧的短沟槽垂直于所述电流流动区沟槽。本申请的超级结器件的终端保护结构，能大大提高硅片面积的利用效率。

Description

超级结器件
技术领域
本申请涉及半导体技术，特别涉及一种超级结器件。
背景技术
超级结MOSFET采用新的耐压层结构，利用一系列的交替排列的P型半导体薄层和N型半导体薄层来在截止状态下在较低电压下就将所述P型半导体薄层和N型半导体薄层耗尽,实现电荷相互补偿,从而使P型半导体薄层和N型半导体薄层在高掺杂浓度下能实现高的击穿电压，从而同时获得低导通电阻和高击穿电压,打破传统功率MOSFET理论极限。同已有的DMOS器件一样，一个超级结MOSFET是由很多的单元重复排列形成的；由于各单元的一致性，单元之间通常不存在电压击穿的问题，但最外圈的单元与衬底之间，存在着电压差，易于发生击穿；因此超级结器件的终端保护结构十分重要，终端保护结构设计的好坏对产品的直流参数，动态特性和可靠性都有重要影响。所以在终端设计时，需要对终端结构的保护能力留有足够的余量来提升产品的性能。
中国专利申请201010141072.X公开了一种超级结器件的终端保护结构，其俯视图如图1所示，包括1区、2区和3区，其中所述1区为所述超级结器件的电流流动区，该电流流动区包含多个并行排列的电流流动区沟槽25。所述2区和所述3区构成所述超级结器件的终端保护结构，在所述超级结器件导通时不提供电流，在反向截止状态用于承担从所述1区到所述超级结器件最外端的电压。所述2区和3区都环绕在所述电流流动区的外周，其中所述2区和所述1区相邻接，所述2区包括至少一P型环24、和至少一沟槽环23，所述P型环24至少覆盖一所述沟槽环23；所述3区包括至少一沟槽环23和一沟道截止环21。所述沟槽环23为四方形的结构，在所述沟槽环23的四角各形成有一附加沟槽22，该附加沟槽22用做电荷平衡补偿。
中国专利申请201010141072.X公开的超级结器件的终端保护结构，是利用挖深槽然后在深槽内用填充工艺填入与衬底相反型的参杂硅来实现，是采用平行的环装结构的沟槽环23来形成电流流动区的最外部保护区，由于各沟槽环23电位会是浮空状态，所以在超级结器件反偏工作时，各沟槽环23上的电位由于所处位置的距离电流流动区远近而不同，导致加在各沟槽环23上的PN结的反偏电压也不一致，导致各沟槽环23的PN结耗尽效果不一致，PN的耗尽效率没有得到充分利用，结果需要增大终端保护结构区的面积来得到足够的分压效果，降低了产品管芯面积的实际使用效率。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种超级结器件，能大大提高硅片面积的利用效率。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种超级结器件，在超级结器件的中间区域为电流流动区，所述电流流动区包含多个并行排列的电流流动区沟槽；
所述超级结器件的终端保护结构成方形环绕于所述电流流动区的外周，所述超级结器件的终端保护结构包括多个短沟槽，所述短沟槽同所述电流流动区沟槽相分离；
其中，位于电流流动区沟槽上方及下方的短沟槽平行于所述电流流动区沟槽，位于电流流动区沟槽左侧及右侧的短沟槽垂直于所述电流流动区沟槽。
位于方形终端保护结构四个角部的多个短沟槽以扇形或梯形形态排列。
所述电流流动区沟槽及所述短沟槽形成于掺杂硅外延层中，在所述电流流动区沟槽及所述短沟槽中填充有同掺杂硅外延层反型的掺杂硅。
较佳的，各短沟槽的长度大于所述掺杂硅外延层的厚度。
较佳的，位于电流流动区沟槽上方及下方的短沟槽等间距，位于电流流动区沟槽左侧及右侧的短沟槽等间距，位于方形终端保护结构四个角部的短沟槽等间距。
所述短沟槽中填充的掺杂硅可以不接电位。
所述短沟槽中填充的掺杂硅，可以通过同型阱或者金属走线和电流流动区的源极相连。
本申请的超级结器件的终端保护结构，由多个短沟槽平行环绕电流流动区形成，所以各个短沟槽上的电位相同，而且靠近电流流动区的源区，在超级结器件反偏工作时，各短沟槽内填充的掺杂硅可以充分的和反型掺杂硅外延相互耗尽，而且分布也均匀，短沟槽的长度越长，超级结器件的耐压能力越好，所以短沟槽的宽度只要达到掺杂硅外延的厚度就可以达到超级结器件的纵向耐击穿能力，从而可以大大提高硅片面积的利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对本申请所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种现有超级结器件的终端保护结构俯视图；
图2是本申请的超级结器件的终端保护结构俯视图；
图3是本申请的超级结器件的终端保护结构的角部示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
超级结器件的终端保护结构如图2所示，在俯视平面上，在超级结器件的中间区域为电流流动区，所述电流流动区1包含多个并行排列的电流流动区沟槽11，所述电流流动区沟槽形成于掺杂(P型或N型)硅外延层中，在所述电流流动区沟槽中填充有同掺杂硅外延层反型(N型或P型)的掺杂硅,电流流动区沟槽11中填充的掺杂硅与掺杂硅外延层形成交替的P型区域和N型区域；所述超级结器件的终端保护结构2成方形环绕于所述电流流动区1的外周，所述超级结器件的终端保护结构包括多个短沟槽12，所述短沟槽12同所述电流流动区沟槽11相分离，短沟槽12同所述电流流动区沟槽11一样，形成于掺杂(P型或N型)硅外延层中，在所述短沟槽12中填充有同掺杂硅外延层反型(N型或P型)的掺杂硅；其中，位于电流流动区沟槽11上方及下方的短沟槽12平行于所述电流流动区沟槽11且等间距，位于电流流动区沟槽11左侧及右侧的短沟槽12垂直于所述电流流动区沟槽11且等间距，位于方形终端保护结构四个角部的短沟槽12为扇形或梯形且等间距，如图3所示。
较佳的，各短沟槽12的长度L大于所述掺杂硅外延层的厚度。
短沟槽12中填充的掺杂硅可以不接电位，也可以是通过同型阱或者是金属走线和电流流动区的源极相连。
本申请的超级结器件的终端保护结构，由多个短沟槽平行环绕电流流动区形成，所以各个短沟槽上的电位相同，而且靠近电流流动区的源区，在超级结器件反偏工作时，各短沟槽内填充的掺杂硅可以充分的和反型掺杂硅外延相互耗尽，而且分布也均匀，短沟槽的长度越长，超级结器件的耐压能力越好，所以短沟槽的宽度只要达到掺杂硅外延的厚度就可以达到超级结器件的纵向耐击穿能力，从而可以大大提高硅片面积的利用效率。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种超级结器件，在超级结器件的中间区域为电流流动区，所述电流流动区包含多个并行排列的电流流动区沟槽；其特征在于，
超级结器件的终端保护结构成方形环绕于所述电流流动区的外周，所述超级结器件的终端保护结构包括多个短沟槽，所述短沟槽同所述电流流动区沟槽相分离；
其中，位于电流流动区沟槽上方及下方的短沟槽平行于所述电流流动区沟槽，位于电流流动区沟槽左侧及右侧的短沟槽垂直于所述电流流动区沟槽；
所述电流流动区沟槽及所述短沟槽形成于掺杂硅外延层中，在所述电流流动区沟槽及所述短沟槽中填充有同掺杂硅外延层反型的掺杂硅；
各短沟槽的长度大于所述掺杂硅外延层的厚度。
2.根据权利要求1所述的超级结器件，其特征在于，位于方形终端保护结构四个角部的多个短沟槽以扇形或梯形的形态排列。
3.根据权利要求2所述的超级结器件，其特征在于，所述掺杂硅外延层为P型掺杂，所述电流流动区沟槽及所述短沟槽中填充有N型掺杂硅。
4.根据权利要求2所述的超级结器件，其特征在于，所述掺杂硅外延层为N型掺杂，所述电流流动区沟槽及所述短沟槽中填充有P型掺杂硅。
5.根据权利要求2所述的超级结器件，其特征在于，
位于电流流动区沟槽上方及下方的短沟槽等间距，位于电流流动区沟槽左侧及右侧的短沟槽等间距，位于方形终端保护结构四个角部的短沟槽等间距。
6.根据权利要求2所述的超级结器件，其特征在于，
所述短沟槽中填充的掺杂硅不接电位。
7.根据权利要求2所述的超级结器件，其特征在于，
所述短沟槽中填充的掺杂硅，通过同型阱或者金属走线和电流流动区的源极相连。
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