[发明专利]电荷平衡功率器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，更具体地说，涉及一种电荷平衡功率器件及其制造方法。

背景技术

半导体器件，诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)，通常在功率电子器件应用领域中用作半导体开关器件。就是说，这种半导体器件在诸如H桥逆变器、半桥逆变器、三相逆变器、多电平逆变器以及变流器等电力电子应用领域中用作半导体开关器件。

一般地说，在电力电子应用领域中所使用的功率MOSFET具有这样的结构，其中电极被置于彼此相对的两个平面中。就是说，源电极和漏电极分别被置于半导体块体的前表面和后半面上，并且栅绝缘膜和栅电极形成在该半导体块体的前表面上与所述源电极相邻。

当所述半导体器件导通时，漂移电流在所述半导体器件中沿垂直方向流动。当所述半导体器件关断时，由于施加在所述半导体器件上的反向偏置电压之故，在所述半导体器件中形成沿水平方向延伸的耗尽区。

为了得到更高的击穿电压，设置在所述电极之间的漂移层的电阻率和厚度必须增大。然而，这就导致所述器件的导通电阻增加，而导通电阻的增加又降低导电率和器件的开关速度，因而产生不良的器件性能。

为了解决这个问题，提出了电荷平衡功率器件，该器件具有漂移区，该漂移区包括垂直延伸并交替排列的多个n区和p区(p柱)。

这种电荷平衡功率器件的一个缺点是，对于具有相同击穿电压但具有不同电流额定值的器件，根据晶体管区的设计需要不同的电荷平衡体区。

前面关于相关技术的说明是本发明人在做出本发明之前或期间所获得的技术信息，不能说成是在本申请提交之前为公众所知的技术信息。

发明内容

本发明的某些方面的一个优点是，提供一种不管形成在晶片上表面的晶体管区的结构如何都具有相同电荷平衡体区且击穿电压相同的电荷平衡功率器件，以及提供这种电荷平衡功率器件的制造方法。

本发明的某些方面的另一个优点是，提供一种不管电流额定值如何都具有相同电荷平衡体区且电压额定值都相同的电荷平衡功率器件，以及这种电荷平衡功率器件的制造方法。

本发明的其它优点可以从下面的描述中很容易得到理解。

根据本发明的一个方面，提供一种电荷平衡功率器件的晶片结构，所述晶片结构具有：电荷平衡体区，其中排列有作为第一导电型杂质区的一个或多个第一导电型柱和作为第二导电型杂质区的一个或多个第二导电型柱；以及被设置在所述电荷平衡体区上的第一导电型外延层，并且，排列在所述电荷平衡体区中的所述一个或多个第二导电型柱与在所述第一导电型外延层中形成的所述晶体管区中所形成的所述一个或多个第二导电型阱不是垂直对齐的。

可以安置所述晶体管区和所述电荷平衡体区的位置，使其彼此不接触。

排列在所述晶体管有源区中的一个或多个第二导电型阱可以进行扩散，以至与排列在所述电荷平衡体区中的一个或多个第二导电型柱相接触。

所述一个或多个第一导电型柱和所述一个或多个第二导电型柱可以排列成超结结构。

所述一个或多个第二导电型柱可以在用于制造所述电荷平衡功率器件的晶片的整个区域上按条纹图案、格子图案、在格子图案的格点插入杆所形成的杆图案中的一种或多种图案排列。

所述第一导电型可以是P型和N型中的一型，而所述第二导电型是P型和N型中的另一型。

根据本发明的另一方面，提供一种电荷平衡功率器件，所述电荷平衡功率器件包括：电荷平衡体区，其中排列有作为第一导电型杂质区的一个或多个第一导电型柱和作为第二导电型杂质区的一个或多个第二导电型柱；形成在所述电荷平衡体区上的第一导电型外延层；以及形成在所述第一导电型外延层中的晶体管区。

排列在所述电荷平衡体区中的所述一个或多个第二导电型柱可以排列得与形成在所述晶体管区中的一个或多个第二导电型阱不是垂直对齐的。

所述晶体管区和所述电荷平衡体区的位置可以安置得彼此不接触。

形成在所述晶体管区中的一个或多个第二导电型阱可以进行扩散，以至与排列在所述电荷平衡体区中的一个或多个第二导电型柱相接触。

所述一个或多个第一导电型柱和所述一个或多个第二导电型柱可以设置得形成超结结构。

所述一个或多个第二导电型柱可以在用于制造所述电荷平衡功率器件的晶片的整个区域中按条纹图案、格子图案、在格子图案的格点插入杆所形成的杆图案中的一种或多种图案排列。

所述第一导电型可以是P型和N型中的一型，而所述第二导电型是P型和N型中的另一型。