一种具有表面电荷区结构的功率器件制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种具有表面电荷区结构的功率器件
本专利技术涉及半导体功率器件
，尤其是一种具有表面电荷区结构的功率器件。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术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，本专利技术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横向且等距离分布的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。如上所述，本专利技术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。其次，由于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。最后，本专利技术所述的具有表面电荷区结构的功率器件，表面衬底结构中，增加漂移区耗尽作用，提高漂移区浓度，降低比导通电阻。附图说明为了进一步阐述本专利技术所描述的内容，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。应当理解，这些附图仅作为典型示例，而不应看作是对本专利技术的范围的限定。在附图中：图1为本专利技术具有表面电荷区结构的功率器件的结构示意图；图2为具有表面电荷区结构的功率器件的等势线分布图。图中标示：1、衬底I，2、衬底II，3、P型埋层，4、浮空等位层，5、漂移区，6、N+电荷区，7、P阱，8、SiO2埋层，9、表面衬底，10、漏电极，11、源电极，12、栅电极。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本实施例提供一种具有表面电荷区结构的功率器件，包括由上至下依次设置的漂移区5、P衬底II2、浮空等位层4、P衬底I1；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。于本实施例中，漂移区的左上部向下凹形成凹陷部，源电极、栅电极设置于该凹陷部的底部；所述栅电极12、源电极11位置低于漂移区5，漂移区的右上部设置漏电极10。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。由于在所述漂移区5上设置有一系列等间距N+电荷区6，因此表面电荷区在相邻的N+电荷区间产生界面电荷，增强了表面横向电场，提高了表面横向耐压。为了提高漂移区5浓度，降低比导通电阻，同时通过电荷区能够最大限度的增强表面横向电场，提高表面横向耐压，进一步的，在P衬底II2设置P型埋层3以优化横向电场，提高横向耐压。P型埋层一部分位于漂移区5，另一部分位于P衬底II2。作为对本实施例的改进，所述表面电荷区的表面设置有SiO2埋层8。进一步地，该功率器件还包括表面衬底9，所述表面衬底9嵌入到SiO2埋层内使得表面衬底与SiO2埋层齐平。更进一步地，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。采用该结构，增加漂移区耗尽作用，提高漂移区浓度，降低比导通电阻。综上所述，本专利技术所述的具有表面电荷区结构的功率器件，对于现有的功率器件具有以下优点：首先由于高功率器件中设置有等间距N+电荷区，因此有利于获得更高、更稳定的击穿电压。其次，进一步的，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。由于表面设置一系列等间距N+电荷区形成表面电荷区结构，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。最后，本专利技术所述的具有表面电荷区结构的功率器件，表面衬底结构中，增加漂移区耗尽作用，提高漂移区浓度，降低比导通电阻。实施例1：如图1所示的具有表面电荷区结构的功率器件，包括由上至下依次设置的漂移区5、衬底II2、浮空等位层4、衬底I1；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的上方设置有N+电荷区6，所述N+电荷区6上方设置有表面衬底9；所述N+电荷区6沿横向均匀分布。所述栅电极12、源电极11位置低于表面衬底9。由于在所述漂移区5上设置有一系列等间距N+电荷区6，因此表面电荷区在相邻的N+电荷区间产生界面电荷，增强了表面横向电场，提高了表面横向耐压。在本实施例中，漂移区5的浓度设置为1.2e15。P阱的浓度设置为3e17。N+漏区、N+接触区、P+源区的浓度均设置为1e19，P型埋层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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；其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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；其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种具有表面电荷区结构的功率器件，其特征在于，所述表面电荷区的表面设置有SiO2埋层(8)。3.根据权利要求2所述的一种具有表面电荷区结构的功率器件，其特征在于，该功率器件还包括表面衬底(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，张昭阳，李海鸥，陈永和，张法碧，傅涛，鲍婷婷，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45