[发明专利]体内异性掺杂的功率半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种体内异性掺杂的功率半导体器件及其制造方法，包括第一介质氧化层和浮空场板多晶硅电极构成纵向浮空场板，分布在整个第二导电类型漂移区中，形成纵向浮空等势场板阵列，槽壁周围附有第一导电类型杂质；由于硅的介电系数是二氧化硅的三倍，在相同漂移区长度下，介质层能够取得更大的电场，提高击穿电压。槽壁用第一导电类型杂质包围住，由于MIS结构带来的辅助耗尽作用，大大提高了第二导电类型漂移区的浓度，降低比导通电阻。

技术领域

本发明属于功率半导体领域，主要提出了一种体内异性掺杂的功率半导体器件及其制造方法。

背景技术

功率半导体器件由于具有输入阻抗高、开关速度快、损耗低、安全工作区宽等特性，已被广泛应用于计算机及外设、消费电子、网络通信，电子专用设备与汽车电子、仪器仪表、LED显示屏以及电子照明等多个方面。横向器件由于源极、栅极、漏极都在同一表面，易于通过内部连接与其他器件及电路集成，被广泛运用于功率集成电路中。横向器件设计中，要求器件具有高的击穿电压，低的比导通电阻。较高的击穿电压需要器件有较长的漂移区长度和较低的漂移区掺杂浓度，但这也导致了器件的比导通电阻增大。RESUFR器件的提出，缓解了这一矛盾关系，但RESUFR器件依赖严格的电荷平衡，才能够实现高的耐压。

为了缓解击穿电压与比导通电阻之间的矛盾关系，有研究者提出一种具有纵向浮空场板的器件及其制造方法(CN201910819933.6)，此发明通过在器件关态引入全域MIS耗尽机制，提高器件耐压。同时，在器件开态时，浮空场板表面能够形成积累层，降低比导通电阻，并提高饱和电流。但由于槽与槽之间不容易保持耗尽连续性，在漂移区浓度增大时，容易造成漏端电场下降，击穿电压降低。Ptop的引入带来了双电荷自平衡，降低比导通电阻，同时保证高容差性。本发明出了一种体内异性掺杂的功率半导体器件及其制造方法。槽壁用第一导电类型杂质包围住，由于MIS结构带来的辅助耗尽作用，大大提高了第二导电类型漂移区的浓度，降低比导通电阻。

发明内容

本发明在漂移区中引入介质层相连的纵向等势浮空场板阵列，提出具有等势浮空槽的低阻器件新结构，槽壁附着第一导电类型半导体，该结构使得器件获得较大的平均电场，耐压提高，比导降低。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种体内异性掺杂的功率半导体器件，包括：

第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型源端重掺杂区13、第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型源端重掺杂区23、第二导电类型漏端重掺杂区24、第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33、多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42；

其中，第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体衬底11上方，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第一导电类型源端重掺杂区13和第二导电类型源端重掺杂区23位于第一导电类型阱区12中，第二导电类型漏端重掺杂区24位于第一导电类型阱区22中；第二介质氧化层32位于第一导电类型阱区12上方，并且其左端与第二导电类型源端重掺杂区23相接触，右端与第二导电类型漂移区21相接触；第三介质氧化层33位于第二介质氧化层32与第二导电类型漏端重掺杂区24之间的第二导电类型漂移区21的上表面；控制栅多晶硅电极42覆盖在第二介质氧化层32的上表面并部分延伸至第三介质氧化层33的上表面；

第一介质氧化层31和多晶硅电极41构成纵向延伸的纵向浮空场板，纵向浮空场板的个数为1个到多个；所述纵向浮空场板周期性的分布在整个第二导电类型漂移区21中，形成具有多个等势浮空槽的耐压层，每一个等势浮空槽周围覆盖第一导电类型漂移区15；分布在整个第二导电类型漂移区21中的相邻纵向浮空场板的纵向间距和横向间距相等，横向为源漏方向，纵向为垂直于源漏方向。