[发明专利]一种超结器件以及其拐角结构的布局设计和制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体行业的功率半导体类的超结器件，其主要为超结器 件的拐角结构的布局设计及其制造工艺。

背景技术

功率MOSFET典型应用于需要功率转换和功率放大的器件中。对于功率转 换器件来说，市场上可买到的代表性的器件就是双扩散MOSFET(DMOSFET)。 在一个典型的晶体管中，大部分的击穿电压BV都由漂移区承载，为了提供较 高的击穿电压BV，漂移区要轻掺杂。然而，轻掺杂的漂移区会产生高导通电阻 Rdson。对于一个典型的晶体管而言，Rdson与BV^2.5成正比。因此，对于传统 的晶体管，随着击穿电压BV的增加，Rdson也急剧增大。

超级结是一种众所周知的半导体器件。超级结晶体管提出了一种可以在维 持很高的断开状态击穿电压(BV)的同时，获得很低的导通电阻(Rdson)的方法。 超级结器件含有形成在漂移区中的交替的P-型和N-型掺杂立柱。在MOSFET 的断开状态时，在相对很低的电压下，立柱就完全耗尽，从而能够维持很高的 击穿电压(立柱横向耗尽，因此整个p和n立柱耗尽)。对于超级结，导通电阻 Rdson的增加与击穿电压BV成正比，比传统的半导体结构增加地更加缓慢。 因此，对于相同的高击穿电压(BV)，超级结器件比传统的MOSFET器件具有更 低的Rdson(或者，相反地，对于特定的Rdson，超级结器件比传统的MOSFET 具有更高的BV)。

例如Onishi，Y；Iwamoto，S；Sato，T；Nagaoka，T；Ueno，K；Fujihira， T于2002年，在《第14届功率半导体器件和集成电路研讨会公报》241-244页 的《24mΩ/cm²680V硅超级结MOSFET》中提出了超级结器件，特此引用其全 文，以作参考。

超级结器件结构需要含有交替电荷平衡的第一导电类型(如N型)掺杂区 域和第二导电类型(如P型)掺杂区域，从而达到很高的耐压特性。在一个超 级结器件中，包括拐角和终止区在内的各处电荷都需要平衡。在有源区的中心 部分中(如图1的A虚线区域)，该N型、P型交替结构为边界平行长方形形状， 这样可以很容易的达到电荷平衡的理想比例M。但在拐角部分(如图1的B虚 线区域)，一般采用150um～300um半径的圆弧拐角设计，使交替结构的长方形 的末端伸入到拐角弯曲部分的局部区域内，很难达到理想的电荷平衡。从而使 拐角处具有较低的击穿电压，从而使超结器件的整体耐压特性降低，达不到设 计的耐压要求。并且当击穿发生在拐角的局部区域时，很大的可能由于击穿电 流集中在拐角的区域，导致器件发生更严重的热烧毁现象。

所以对于超结器件的拐角区域的耐压值必须进行改善，现有的大部分改善 方法为故意降低有源区中心部分的耐压，避免击穿发生在拐角，可以避免发生 上述的由于拐角击穿而发生热烧毁现象。但这样并不足以改善整体耐压达到设 计的理想值。

正是在这一前提下，提出了本发明的改善方法及实例。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超级结器件的拐角结构 的布局设计及其制造工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超结器件的拐角结构及其制造工艺，对拐角部分(图1的B区域)的 图案进行特殊的设计，以达到使两种导电类型的掺杂区比例非常接近超结器件 设计的完美理想值M。

下文以一个拐角的局部为例，提出一种超结器件的拐角结构的布局设计， 该超结器件中的其他部分的拐角局部设计均采用相同的布局设计和方法，包括 以下步骤：

(1)将B’区域内的边界a沿水平方向分成n个分段，分别作垂直辅助线c1、 c2、c3、c4、c5、c6；

(2)测量c、c1～c6与a和b的交点间的距离L0、L1、L2、L3、L4、L5、 L6，理想的N型P型比例为M固定值，M＝d/(L-d)，所以d(n)＝L(n) *M/(1+M)；

(3)确定c1～c6的中心点，以中心点分别垂直向下偏移d(n)/2确定C(n)’点， 垂直向上偏移d(n)/2确定C(n)”点；

(4)将端点C’、C1’、C2’、C3’、C4’、C5’、C6'及a与b的交点连接起来， 将端点C”、C1”、C2”、C3”、C4”、C5”、C6”及a与b的交点连接起来；