一种超结结构的功率器件制造技术

本实用新型专利技术属于微电子技术领域，公开了一种超结结构的功率器件，在功率器件的纵向方向，半导体基板自上往下依次包括第一漂移层、第二漂移层、第三漂移层、衬底；第二漂移层内包括多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱，多对第一半导体柱和第二半导体柱在第二漂移层内交错设置，第一半导体柱在第二漂移层内向靠近衬底的方向延伸；在功率器件的横向方向，第一半导体柱的下方的第三漂移层内设置第二导电类型的栅格；超结结构包括多个第一半导体柱、多个第二半导体柱、第二漂移层、第三漂移层和栅格；由于在提高击穿电压的同时降低导通电阻，提高了功率器件的开关速度；提高了功率器件及其所应用的系统性能。

A power device with super junction structure

【技术实现步骤摘要】
一种超结结构的功率器件
本技术属于微电子
，尤其涉及超结结构的功率器件。
技术介绍
传统市场上的超结结构的功率器件包括位于半导体基板中心区的元胞区及围设位于元胞区外侧的终端保护区，元胞区包括多个规则排布在第一导电类型的第一漂移层中的元胞；在功率器件的纵向方向，半导体基板包括第一漂移层、位于第一漂移层下方的第一导电类型的第二漂移层、位于第二漂移层下方的第一导电类型的第三漂移层、位于第一导电类型的第三漂移层下方的第一导电类型的衬底，第二漂移层内包括多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱，多对第一半导体柱和第二半导体柱在第一导电类型的第二漂移层内交错设置，第一半导体柱在第二漂移层内向靠近衬底的方向延伸。由于仅多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱形成超结结构，无法在提高击穿电压的同时降低导通电阻，从而导致超结结构的功率器件及其所应用的系统可靠性差。传统的超结结构的功率器件存在仅多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱形成超结结构，无法在提高击穿电压的同时降低导通电阻，从而导致超结结构的功率器件及其所应用的系统可靠性差的缺陷。
技术实现思路
本技术提供了一种超结结构的功率器件，旨在解决传统技术超结结构的功率器件中存在的仅多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱形成超结结构，无法在提高击穿电压的同时降低导通电阻，从而导致超结结构的功率器件及其所应用的系统可靠性差的问题。本技术是这样实现的，包括位于半导体基板中心区的元胞区及围设位于所述元胞区外侧的终端保护区，所述元胞区包括多个规则排布在第一导电类型的第一漂移层中的元胞；在所述功率器件的纵向方向，所述半导体基板包括所述第一漂移层、位于所述第一漂移层下方的第一导电类型的第二漂移层、位于所述第二漂移层下方的第一导电类型的第三漂移层、位于所述第一导电类型的第三漂移层下方的第一导电类型的衬底，所述第二漂移层内包括多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱，多对所述第一半导体柱和所述第二半导体柱在所述第一导电类型的第二漂移层内交错设置，所述第一半导体柱在所述第二漂移层内向靠近所述衬底的方向延伸；在所述功率器件的横向方向，所述第一半导体柱的下方的所述第三漂移层内设置第二导电类型的栅格；超结结构包括多个所述第一半导体柱、多个所述第二半导体柱、所述第二漂移层、所述第三漂移层和所述栅格。在其中的一个实施例中，所述栅格包括设置在多个所述第一半导体柱下方且与多个所述第一半导体柱一一对应的多个栅条及围绕多个所述栅条的边框。在其中的一个实施例中，多个所述第一半导体柱之间的距离相等，所述终端保护区的多个半导体圈之间的距离相等，多个所述第一半导体柱之间的距离大于所述终端保护区的多个半导体圈之间的距离。本技术实施例通过在所述功率器件的横向方向，第一半导体柱的下方的第三漂移层内设置第二导电类型的栅格；由于超结结构包括多个第一半导体柱、多个第二半导体柱、第二漂移层、第三漂移层和栅格，终端保护区的击穿电压大于元胞区的击穿电压，且元胞区具有较小的导通电阻，故在提高击穿电压的同时降低导通电阻，另一方面，由于栅格的作用，可以减少第一半导体柱和第二半导体柱的个数，从而减小pn结的电容，提高了功率器件的开关速度；有效提高了超结结构的功率器件及其所应用的系统性能。功率器件仅包括三个漂移层，在保证击穿电压的同时，简化了制造工艺。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术技术，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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为本技术实施例提供的超结结构的功率器件的俯视平面的一种结构示意图；图2为本技术实施例提供的超结结构的功率器件的纵向截面的一种结构示意图；图3为本技术实施例提供的超结结构的功率器件的横截面的一种结构示意图；上述图中标号含义如下：01-元胞区；02-终端保护区；101-第一导电类型的第一漂移层；102-元胞；103-第一导电类型的第二漂移层；104-第一导电类型的第三漂移层；105-第一导电类型的衬底；106-第二导电类型的第一半导体柱；107-第一导电类型的第二半导体柱；108-第二导电类型的栅格；109-第二导电类型的半导体圈；110-栅条；111-边框。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。图1示出了本技术实施例提供的超结结构的功率器件的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分，详述如下：超结结构的功率器件，如图1所示，包括位于半导体基板中心区的元胞区01及围设位于元胞区01外侧的终端保护区02，元胞区01包括多个规则排布在第一导电类型的第一漂移层101中的元胞102；在功率器件的纵向方向上，如图2所示，半导体基板包括第一漂移层101、位于第一漂移层101下方的第一导电类型的第二漂移层103、位于第二漂移层103下方的第一导电类型的第三漂移层104、位于第三漂移层104下方的第一导电类型的衬底105，第二漂移层内103包括多对第二导电类型的第一半导体柱106和第一导电类型的第二半导体柱107，多对第一半导体柱106和第二半导体柱107在第二漂移层103内交错设置，第一半导体柱106在第二漂移层103内向靠近衬底105的方向延伸；在功率器件的横向方向，如图3所示，第一半导体柱106的下方的第三漂移层104内设置第二导电类型的栅格108；超结结构包括多个第一半导体柱106、多个第二半导体柱107、第二漂移层103、第三漂移层104和栅格108。通过在第一半导体柱106的下方的第三漂移层104内设置第二导电类型的栅格108，在漂移层加反向偏置电压，多个第二导电类型的第一半导体柱106和多个第一导电类型的第二半导体柱107将产生一个横向电场，使pn结耗尽，导通电阻大大降低，同时，第一导电类型的第三漂移层104和第二导电类型的栅格108层也将产生一个横向电场，纵向拉伸了电场的深度，从而在导通电阻大大降低的同时提高了击穿电阻。并且，通过纵向拉伸电场的深度，防止表面交换电荷，保持了击穿电压的稳定性。功率器件仅包括三个漂移层，在保证击穿电压的同时，简化了制造工艺。具体实施中，分两种情况，第一种情况下，所述第一导电类型的N型，第二导电类型为P型。第二种情况下，所述第一导电类型的P型，第二导电类型为N型。具体实施中，栅格108包括设置在多个第一半导体柱106下方且与多个第一半导体柱106一一对应的多个栅条110及围绕多个栅条110的边框111。通栅格108包括设置在多个第一半导体柱106下方且与多个第一半导体柱106一一对应的多个栅条110及围绕多个栅条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结结构的功率器件，包括位于半导体基板中心区的元胞区及围设位于所述元胞区外侧的终端保护区，所述元胞区包括多个规则排布在第一导电类型的第一漂移层中的元胞；在所述功率器件的纵向方向，所述半导体基板包括所述第一漂移层、位于所述第一漂移层下方的第一导电类型的第二漂移层、位于所述第二漂移层下方的第一导电类型的第三漂移层、位于所述第一导电类型的第三漂移层下方的第一导电类型的衬底，所述第二漂移层内包括多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱，多对所述第一半导体柱和所述第二半导体柱在所述第一导电类型的第二漂移层内交错设置，所述第一半导体柱在所述第二漂移层内向靠近所述衬底的方向延伸；其特征在于，在所述功率器件的横向方向，所述第一半导体柱的下方的所述第三漂移层内设置第二导电类型的栅格；/n超结结构包括多个所述第一半导体柱、多个所述第二半导体柱、所述第二漂移层、所述第三漂移层和所述栅格。/n

【技术特征摘要】
1.一种超结结构的功率器件，包括位于半导体基板中心区的元胞区及围设位于所述元胞区外侧的终端保护区，所述元胞区包括多个规则排布在第一导电类型的第一漂移层中的元胞；在所述功率器件的纵向方向，所述半导体基板包括所述第一漂移层、位于所述第一漂移层下方的第一导电类型的第二漂移层、位于所述第二漂移层下方的第一导电类型的第三漂移层、位于所述第一导电类型的第三漂移层下方的第一导电类型的衬底，所述第二漂移层内包括多对第二导电类型的第一半导体柱和第一导电类型的第二半导体柱，多对所述第一半导体柱和所述第二半导体柱在所述第一导电类型的第二漂移层内交错设置，所述第一半导体柱在所述第二漂移层内向靠近所述衬底的方向延伸；其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾爱平，
申请(专利权)人：曾爱平，
类型：新型
国别省市：广东;44