[发明专利]超结金属氧化物场效应晶体管

说明书

本发明提供一种超结金属氧化物场效应晶体管。所述晶体管划分为有源区域及位于有源区域外围的耐压区域，所述耐压区域划分邻近所述有源区域的过渡区域及位于所述过渡区域外围的终端区域，所述晶体管还包括N型衬底、位于所述N型衬底上的N型外延层、位于所述耐压区域的N型外延层表面的P型掺杂结、位于所述过渡区域的N型外延层中的连接所述P型掺杂结底部且朝向所述N型衬底延伸的第一P型掺杂区、位于所述终端区域的P型掺杂结下方的N型外延层中的沿着平行于所述N型衬底的方向延伸的第二P型掺杂区。

【技术领域】

本发明涉及半导体器件技术领域，特别地，涉及一种超结金属氧化物场效应晶体管。

【背景技术】

超结金属氧化物场效应晶体管是一种具有金属氧化物半导体晶体管的绝缘栅结构优点同时具有高电流密度低导通电阻优点的新型器件，它是一种能用于有效的降低传统功率金属氧化物半导体场效应晶体管的导电损耗的功率半导体器件。它是基于电荷平衡原理的电荷补偿器件。

超结金属氧化物场效应晶体管的基本特点是其由间隔N-和P-掺杂的区域构成的漂移区域来实现耐压。传统高压金属氧化物场效应晶体管器件在承受反向高压时，其主要依靠PN结的纵向耗尽来实现耐压，在整个器件的PN结交界处会出现电场强度峰值。而超结金属氧化物场效应晶体管由于引入了电荷补偿机制，其内部在耗尽耐压时，电场分布更加均匀，与传统高压金属氧化物场效应晶体管器件的三角形峰值电场分布相比，超结金属氧化物场效应晶体管内部电场在纵向耐压方向为矩形分布。使其整个器件在耗尽耐压过程中，不出现个别电场峰值。由于垂直方向上插入P型区，可以补偿过量的电流导通电荷。在漂移层加反向偏置电压，将产生一个横向电场，使PN结耗尽。当电压达到一定值时，漂移层完全耗尽，将起到电压支持层的作用。器件在垂直方向的耐压可以做的很高。然而，器件击穿通常发生在终端，对于传统的功率器件终端来说，会在体硅内部利用较低浓度的漂移层来保证耐压水平，但由于超结器件特殊的有源区域结构(也称元胞结构)，漂移区域的浓度较高，漂移层的厚度也较小，普通的高压功率器件的终端结构不适合超结结构器件，因此，如何提高超结结构器件的终端区域的性能(如耐压性能)成为一个重要问题。

【发明内容】

本发明的其中一个目的在于为解决上述问题而提供一种超结金属氧化物场效应晶体管。

一种超结金属氧化物晶体管，其划分为有源区域及位于有源区域外围的耐压区域，所述耐压区域划分邻近所述有源区域的过渡区域及位于所述过渡区域外围的终端区域，所述晶体管还包括N型衬底、位于所述N型衬底上的N型外延层、位于所述耐压区域的N型外延层表面的P型掺杂结、位于所述过渡区域的N型外延层中的连接所述P型掺杂结底部且朝向所述N型衬底延伸的第一P型掺杂区、位于所述终端区域的P型掺杂结下方的N型外延层中的沿着平行于所述N型衬底的方向延伸的第二P型掺杂区。

在一种实施方式中，所述第一P型掺杂区的数量为多个，所述多个第一P型掺杂区均连接所述P型掺杂结。

在一种实施方式中，所述多个第一P型掺杂区的P型离子浓度沿着远离所述有源区域的方向逐渐减小。

在一种实施方式中，所述多个第一P型掺杂区中，相邻两个第一P型掺杂区的间距沿远离所述有源区域的方向逐渐增大。

在一种实施方式中，所述有源区域包括第三P型掺杂区，邻近所述有源区域的第一P型掺杂区的P型离子浓度大于所述第三P型掺杂区的P型离子浓度。

在一种实施方式中，所述第二P型掺杂区的数量为多个，所述多个第二P型掺杂区均沿平行于所述P型衬底的方向延伸，且所述多个第二P型掺杂区的延伸长度沿着远离所述P型掺杂结的方向逐渐减小。

在一种实施方式中，所述多个第二P型掺杂区中延伸长度最长的第二P型掺杂区的P型离子的浓度小于所述多个第一P型掺杂区中的P型离子浓度最小的第一P型掺杂区的P型离子浓度。

在一种实施方式中，所述多个第二P型掺杂区的P型离子浓度相等，且所述多个第二P型掺杂区中，任意相邻两个第二P型掺杂区的间距相等。