功率晶体管制造技术

本发明专利技术涉及一种功率晶体管。功率晶体管在横向方向上包括元胞区和终端区，功率晶体管包括：衬底；第一外延层，设置于衬底之上；多个第一体区，设置于外延层内；多个第二体区，在元胞区内，多个第二体区一一对应地设置于多个第一体区上方，多个第二体区的上表面与外延层的上表面齐平；多个栅极结构，在元胞区内，多个栅极结构设置在外延层、多个第二体区的上表面上，栅极结构包括栅极氧化层和位于栅极氧化层上的栅极多晶硅；其中，在元胞区内，在功率晶体管应用时多个第二体区中的另一部分第二体区和位于其下方的多个第一体区中的另一部分第一体区均处于浮置状态，分别形成为浮置第一体区和浮置第二体区。和浮置第二体区。和浮置第二体区。

【技术实现步骤摘要】
功率晶体管


[0001]本专利技术属于半导体功率器件领域，特别涉及一种具有较高可靠性的功率晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统功率器件为了提高耐压，需要不断降低漂移区的掺杂浓度，同时增加漂移区的厚度，这就使得器件的导通电阻急剧增大，从而增加系统功耗。超结功率器件通过在器件的漂移区采用N型区和P型区交替排列从而实现电荷平衡的结构，使得器件的导通电阻和击穿电压的关系大大改善，越来越受到重视。
[0003]与此同时，超结功率器件在关断情况下，随着漏端电压的增加，器件的N型区和P型区会在很短的时间内迅速耗尽，栅漏两端的电容和漏源两端的电容值也会迅速下降，从而造成器件漏端上dv/dt的剧烈变化，即漏端上的电压在短时间内迅速上升。正因为这些特性，与传统的平面功率器件相比较，超结功率器件在开关应用中的优点是工作频率可以更高，但缺点是会产生大量的电压和电流噪声。

技术实现思路

[0004]针对上述关于超结功率器件的问题，本专利技术的一个实施例提供了一种功率晶体管，其特征在于，所述功率晶体管在横向方向上包括元胞区和终端区，所述功率晶体管包括：衬底；第一外延层，设置于所述衬底之上；多个第一体区，设置于所述外延层内；多个第二体区，在所述元胞区内，所述多个第二体区一一对应地设置于所述多个第一体区上方，所述多个第二体区的上表面与所述外延层的上表面齐平；多个栅极结构，在所述元胞区内，所述多个栅极结构设置在所述外延层、所述多个第二体区的上表面上，所述栅极结构包括栅极氧化层和位于栅极氧化层上的栅极多晶硅；其中，在所述元胞区内，所述多个第二体区中的一部分第二体区中设置有第一重掺杂区和第二重掺杂区，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第二体区中的所述一部分第二体区和位于其下方的所述多个第一体区中的一部分第一体区均处于非浮置状态，分别形成为非浮置第一体区和非浮置第二体区，所述多个第二体区中的另一部分第二体区中没有设置第一重掺杂区、第二重掺杂区、通孔和金属连接，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第二体区中的所述另一部分第二体区和位于其下方的所述多个第一体区中的另一部分第一体区均处于浮置状态，分别形成为浮置第一体区和浮置第二体区。
[0005]其中，所述多个浮置第二体区与所述多个非浮置第二体区交替排列。
[0006]其中，所述多个浮置第二体区的注入窗口和所述多个非浮置第二体区的注入窗口的大小不同。
[0007]其中，位于所述浮置第二体区上方的栅极多晶硅的长度和位于所述非浮置第二体区上方的栅极多晶硅长度不同。
[0008]其中，位于每个所述非浮置第二体区上方的栅极结构分为两段，分别位于所述非
浮置第二体区上方两侧，两段所述栅极结构中间设置有通孔和金属连接，位于每个所述浮置第二体区上方的栅极氧化层覆盖整个所述浮置第二体区，位于所述栅极氧化层上方的栅极多晶硅分为两段，分别位于浮置第二体区上方两侧，两段所述栅极多晶硅中间设置有间隔氧化层。
[0009]本专利技术的另一个实施例提供了一种功率晶体管，其特征在于，所述功率晶体管在横向方向上包括元胞区和终端区，所述功率晶体管包括：衬底；第一外延层，设置于所述衬底之上；多个第一体区，设置于所述外延层内；多个第二体区，在所述元胞区内，所述多个第二体区一一对应地设置于所述多个第一体区中的一部分第一体区的上方，所述多个第二体区和所述多个第一体区中的另一部分第一体区的上表面与所述外延层的上表面齐平；多个栅极结构，在所述元胞区内，所述多个栅极结构设置在所述外延层、所述多个第二体区和所述多个第一体区中的所述另一部分第一体区的上表面上，所述栅极结构包括栅极氧化层和位于栅极氧化层上的栅极多晶硅；其中，在所述元胞区内，所述多个第二体区中设置有第一重掺杂区、第二重掺杂区、通孔和金属连接，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第二体区和位于其下方的所述多个第一体区中的所述一部分第一体区均处于非浮置状态，分别形成为非浮置第一体区和非浮置第二体区，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第一体区中的所述另一部分第一体区处于浮置状态，形成为浮置第一体区。
[0010]其中，位于每个所述非浮置第二体区上方的栅极结构分为两段，分别位于所述非浮置第二体区上方两侧，两段所述栅极结构中间设置有通孔和金属连接，位于每个所述浮置第一体区上方的栅极氧化层覆盖整个所述浮置第一体区，位于所述栅极氧化层上方的栅极多晶硅分为两段，分别位于所述浮置第一体区上方的两侧，两段所述栅极多晶硅中间设置有间隔氧化层。
[0011]其中，所述第一体区与所述外延层相邻交替排列。
[0012]其中，在所述终端内，所述第二体区设置为位于多于一个的第一体区上方。
[0013]其中，所述终端区内，多晶硅条的截止处位于相邻的两个第一体区之间。
[0014]其中，所述衬底，所述外延层和所述第一重掺杂区均具有第一导电类型。
[0015]其中，所述第一体区，所述第二体区和所述第二重掺杂区均具有第二导电类型。
[0016]本专利技术的又一个实施例提供了一种电子设备，包括至少部分地由如上所述的功率晶体管形成的集成电路。
[0017]本专利技术的实施例通过版图设计来修改超结晶体管的结构，使得部分超结晶体管的P型体区设置为浮置状态，从而增大器件栅漏之间的电容面积，提高器件的寄生电容值，从而能大大抑制开关应用中所产生的电压和电流噪声。本专利技术的超结晶体管的制造工艺与传统的超结晶体管制造工艺相兼容，不需要增加额外的成本，易于实现。
[0018]提供本
技术实现思路
以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施例中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
[0019]下面参考附图详细描述本申请的技术方案，其中：
[0020]图1示出了根据本专利技术的实施例的功率晶体管的俯视示意图；
[0021]图2示出了根据本专利技术的实施例的功率晶体管的按照图1中C
‑
C
’
切面的器件结构示意图；
[0022]图3示出了根据本专利技术的实施例的功率晶体管的部分元胞区的放大俯视示意图；
[0023]图4示出了根据本专利技术的另一实施例的功率晶体管的按照图1中C
‑
C
’
切面的器件结构示意图；
[0024]图5示出了根据本专利技术的另一实施例的功率晶体管的部分元胞区的放大俯视示意图。
[0025]其中，各个附图中相同的附图说明指示相同的元件或部分。
具体实施方式
[0026]以下，将参照附图来描述本专利技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0027]在附图中示出了根据本专利技术实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率晶体管，其特征在于，所述功率晶体管在横向方向上包括元胞区和终端区，所述功率晶体管包括：衬底；第一外延层，设置于所述衬底之上；多个第一体区，设置于所述外延层内；多个第二体区，在所述元胞区内，所述多个第二体区一一对应地设置于所述多个第一体区上方，所述多个第二体区的上表面与所述外延层的上表面齐平；多个栅极结构，在所述元胞区内，所述多个栅极结构设置在所述外延层、所述多个第二体区的上表面上，所述栅极结构包括栅极氧化层和位于栅极氧化层上的栅极多晶硅；其中，在所述元胞区内，所述多个第二体区中的一部分第二体区中设置有第一重掺杂区和第二重掺杂区，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第二体区中的所述一部分第二体区和位于其下方的所述多个第一体区中的一部分第一体区均处于非浮置状态，分别形成为非浮置第一体区和非浮置第二体区，所述多个第二体区中的另一部分第二体区中没有设置第一重掺杂区、第二重掺杂区、通孔和金属连接，并且在所述功率晶体管应用时所述多个第二体区中的所述另一部分第二体区和位于其下方的所述多个第一体区中的另一部分第一体区均处于浮置状态，分别形成为浮置第一体区和浮置第二体区。2.如权利要求1所述的功率晶体管，其特征在于，所述多个浮置第二体区与所述多个非浮置第二体区交替排列。3.如权利要求1所述的功率晶体管，其特征在于，所述多个浮置第二体区的注入窗口和所述多个非浮置第二体区的注入窗口的大小不同。4.如权利要求1所述的功率晶体管，其特征在于，位于所述浮置第二体区上方的栅极多晶硅的长度和位于所述非浮置第二体区上方的栅极多晶硅长度不同。5.如权利要求1所述的功率晶体管，其特征在于，位于每个所述非浮置第二体区上方的栅极结构分为两段，分别位于所述非浮置第二体区上方两侧，两段所述栅极结构中间设置有通孔和金属连接，位于每个所述浮置第二体区上方的栅极氧化层覆盖整个所述浮置第二体区，位于所述栅极氧化层上方的栅极多晶硅分为两段，分别位于浮置第二体区上方两侧，两段所述栅极多晶硅中间设置有间隔氧化层。6.一种功率晶体管，其特征在于，所述功率晶体管在横向方向上包括元胞区和终端区，所述功率晶体管包括：衬底；第一外...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文高，杨东林，刘侠，潘志胜，
申请(专利权)人：苏州迈志微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：