416。
[0032]多晶硅场板406部分覆盖栅氧化层402且部分覆盖场氧化层404。金属场板414则部分覆盖第一介质层408以及第二介质层410。第一介质层408中设置有第一接触孔412以及第二接触孔418。第一接触孔412贯穿第一介质层408且与多晶硅场板406相连。多晶硅场板406通过第一接触孔412与金属场板414连接，形成三台阶复合场板结构。在一实施例中，第一接触孔412设置于多晶硅场板406上远离位于多晶硅场板406下方的重掺杂区的一端，从而使得第一接触孔412与多晶硅场板406的末端相连形成完整的台阶场板结构，可以避免第一接触孔412设置于多晶硅场板406的中间区域时，多晶硅场板406上与第一接触孔412相连且离开栅氧化层402 —侧的多晶硅场板会产生电场，与形成的三台阶复合场板结构所产生的电场互相叠加，使得电场形式复杂，对击穿特性带来不利影响，可能引起击穿电压下降且击穿特性曲线异常，也增加了仿真过程的运算量和仿真难度，甚至可能会引起仿真不收敛。在本实施例中，金属场板414还通过第二接触孔418与娃片表面直接接触。具体地，第二接触孔418贯穿第一介质层408、栅氧化层402且与各重掺杂区表面相连，从而直接与硅表面连接(由于接触孔刻蚀时一般会有少量过刻，故会将掺杂区上方的栅氧化层402刻蚀掉从而直接与硅片表面连接)。在本实施例中，金属场板414延伸至第二接触孔418上，从而通过第二接触孔418与位于金属场板414下方的重掺杂区连接。第二接触孔418用于利用金属场板414将硅表面电荷释放掉，以抑制界面电荷，提高击穿电压，并增加了击穿电压的稳定性。第一接触孔418和第二接触孔412之间的金属场板414对耐压的作用不大，该段长度大小不会对击穿电压产生影响。因此，功率晶体管100中的结终端结构30耐压的等效图如图4所示。
[0033]形成的三台阶复合场板结构可以将结终端结构电场由半导体体内转移到场氧化层404、第一介质层408以及第二介质层410上，从而使得体内电场减小，提高了击穿电压。其中，高电场主要加在厚的第一介质层408和第二介质层410上，特别是第二介质层410上。与常规采用场限环或场限环加多晶硅场板(或者金属场板)的高压功率晶体管的终端结构相比，硅表面承受的电场更小，从而击穿电压更高。
[0034]具体地，分压保护结构40在主结、过渡场限环302和场限环304的弯曲部分，由于栅氧化层402的厚度较薄，能够引入更多的附加电荷，来减少主结、过渡场限环302和场限环304的尖峰电场。在场板的终端形成较厚的氧化层(包括场氧化层404、第一介质层408以及第二介质层410)，能引入更少的附加电荷，形成弱的附加尖峰电场，从而很好抑制功率晶体管表面电荷，具有较高的击穿电压。多晶硅场板406的长度以及第二介质层410上的金属场板414的长度也可以根据击穿电压以及漏电要求进行统筹优化设计。
[0035]参见图2，在本实施例中分压保护结构40在过渡场限环302、场限环304以及截止环306表面均有分布，从而可以很好的将结终端结构半导体体内电场转移到场氧化层404、第一介质层408以及第二介质层410上，使得半导体内电场减小，提高了功率晶体管的击穿电压。同时，由于分压保护结构40的加入，使用较少的场限环即可实现相同的击穿电压，从而使得结终端结构30的面积较小。因此芯片面积减小，能大大减小生产成本，使得功率晶体管的性价比提高。
[0036]图5为本实施例中的功率晶体管100的结终端结构30的表面一维电势分布图，其横轴表示沿器件横向方向的长度，单位为微米，纵轴表示电势，单位为伏特。从图中可以看出，结终端结构30中的电势分布非常均匀，每个场限环304都是真正的等位环。其中，“1”代表场限环3041所在位置的电势(即等于其耐压)，“2”代表场限环3042所在位置的电势，场限环3042所承受的耐压等于场限环3042所在位置的电势减去场限环3041所在位置的电势。“3”表示耗尽层边界曲线外的硅所在位置的电势。从图中可以看出，分压保护结构40采用三台阶复合场板结构后，能使硅表面承受的电场较多地转移到场氧、BPSG和PSG上，减小了硅表面的电场。因而与常规场限环或场限环与多晶场板或金属场板组合的终端结构相比，其能使IdJI电进一步减小，提高了功率晶体管的常温与高温性能，提高了器件的可靠性。
[0037]图6为本实施例中的功率晶体管100的结终端结构30的表面一维电场分布图，图中的横轴表示沿器件横向方向的长度，单位为微米；纵轴为电场，单位为伏特每厘米(V/cm)。从图6中可以看出，结终端结构30的硅片表面所承受的电场比较均匀且数值较小，最大电场为2e+5V/cm，而高压功率器件采用常规的场限环加多晶场板(或金属场板)结构时，硅片表面所承受的电场通常在2.5e+5V/cm?5e+5V/cm之间，故这种分压保护结构40比常规场限环结构的漏电更小，击穿电压更高。
[0038]图7为结终端结构30的表面一维漏电曲线图，图中的横轴表示沿器件横向方向的长度，单位为微米；纵轴为漏电密度，单位为安每平方厘米(A/cm2)。图中1、2、3分别为过渡场限环302、第一个场限环3041、第二个场限环3042表面处的漏电密度。从图7可以看出，结终端结构30的漏电非常小。
[0039]另外，本实施例中的功率晶体管100的雪崩耐量EAS较大。图8为结终端结构30的一维碰撞电离分布图，它是沿终端区30的器件表面横切所得到的碰撞电离分布曲线图。图中的横轴表示沿器件横向方向的长度，单位为微米；纵轴为碰撞电离率，单位为(1/cm3 *s)。从图8可以看出，结终端结构30的过渡场限环302的碰撞电离最大(而有源区20的主结与终端区30的过渡场限环302连在一起，从而可认为主结的碰撞电离最大)，两个场限环304处的碰撞电离逐渐减小，即主结漏电最大，两个场限环304的漏电逐渐减小。故主结比场限环304先击穿，从而使器件的EAS较大(从图7也可以看出来)。
[0040]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0041]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种功率晶体管的结终端结构，形成于所述功率晶体管的有源区外围，其特征在于，所述结终端结构包括: 第一导电类型的衬底； 形成于所述衬底上且由内向外依次设置的过渡场限环、场限环和截止环；所述过渡场限环和所述场限环均为第二导电类型的掺杂区；所述截止环为第一导电类型的掺杂区；以及 分压保护结构；所述分压保护结构包括栅氧化层、场氧化层、第一介质层、第二介质层、多晶硅场板和金属场板；所述栅氧化层形成于各掺杂区表面；所述场氧化层、所述第一介质层和所述第二介质层形成于各掺杂区一侧的衬底上且呈台阶依次向上分布；所述场氧化层的厚度大于所述栅氧化层的厚度；所述多晶硅场板部分覆盖所述栅氧化层且部分覆盖所述场氧化层；所述第一介质层设置有第一接触孔，所述第一接触孔贯穿所述第一介质层且与所述多晶硅场板相连；所述金属场板部分覆盖所述第一介质层和所述第二介质层；所述金属场板与所述多晶硅场板通过所述第一接触孔连接。2.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述栅氧化层的厚度为500埃?1200埃；所述场氧化层的厚度为10000埃?20000埃。3.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一介质层为硼磷硅玻璃层，所述第二介质层为磷硅玻璃层； 所述分压保护结构还包括形成于所述第一介质层和所述第二介质层之间的隔离层；所述隔离层的表面由所述第二介质层完全覆盖。4.根据权利要求3所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述隔离层为氮化硅隔离层。5.根据权利要求3所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一介质层的厚度为12000埃?17000埃；所述第二介质层的厚度为38000埃?46000埃；所述隔离层的厚度为1000埃?2000埃。6.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层均为磷硅玻璃层。7.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一接触孔设置于所述多晶硅场板上远离位于所述多晶硅场板下方的掺杂区的一端。8.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一介质层形成于所述栅氧化层、所述场氧化层、所述多晶硅场板表面； 所述第一介质层还设置有第二接触孔，所述第二接触孔贯穿所述栅氧化层、所述第一介质层且与各掺杂区表面相连；所述第二接触孔用于实现各掺杂区与位于各掺杂区上方的金属场板之间的连接。9.根据权利要求1所述的功率晶体管的结终端结构，其特征在于，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
【专利摘要】本实用新型涉及一种功率晶体管的结终端结构，包括：第一导电类型的衬底；形成于衬底上且由内向外依次设置的过渡场限环、场限环和截止环；以及分压保护结构；分压保护结构包括栅氧化层、场氧化层、第一介质层、第二介质层、多晶硅场板和金属场板；栅氧化层形成于各掺杂区表面；场氧化层、第一介质层和第二介质层形成于各掺杂区一侧的衬底上且呈台阶依次向上分布；场氧化层的厚度大于栅氧化层的厚度；多晶硅场板部分覆盖栅氧化层且部分覆盖场氧化层；第一接触孔贯穿第一介质层连至多晶硅场板上金属场板部分覆盖第一介质层和第二介质层；金属场板与多晶硅场板通过第一接触孔连接。上述结终端结构可以提高功率晶体管的击穿电压。
【IPC分类】H01L29/78, H01L29/06, H01L29/40, H01L29/739
【公开号】CN205004340
【申请号】CN201520664796
【发明人】李学会
【申请人】深圳深爱半导体股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年8月28日