可承受极高压的高掺杂直向MOS装置的制作方法

本技术有关于功率半导体元件，尤其是一种可承受极高压的高掺杂直向mos装置。

背景技术：

1、mosfet是一种半导体开关元件，在闸极电压高位的状态下，汲极与源极间的阻抗下降，造成两极导通，汲极为电流主要流通通道。源极(第二型半导体)的结构越大会挤压汲极电流通到导致导通阻抗上升、高压元件电压不足、导通阻抗过高。

2、传统平面型高压半导体元件常使用电压浮动环作为元件终端结构设计，用以延展元件反向偏压下终端区因空乏层终结而造成的局部电场集中现象所致元件电压表现过早崩溃现象。因此浮动环结构深度越深，其在结构中分散电场能力越好。反之，主动区第二型半导体结构越大越不利于电流的通过。

3、其中浮动环的内部为高浓度的第二型半导体掺杂，作用为空间中延展电压分布，分散主动区结构因空乏区内空间电荷所形成电场集中现象。传统中的浮动环的结构深度与主动区的深度差距需要优化，差距过大会造成电场过度集中于主动区或者是浮动环，导致元件提早崩溃，电压过低及突波电流集中与元件提前失效现象。因此为避免高压元件电压不足、导通阻抗过高，局部增加第二型半导体的结构深度可以有限度的优化高压mosfet的电压与导通阻抗的表现。

4、故本实用新型希望提出一种崭新的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，通过加深v-d mos的第二型重掺杂区及浮动环的深度，而使得整个v-d mos可以承受更大的电压。

技术实现思路

1、所以本实用新型的目的为解决上述现有技术上的问题，本实用新型中提出一种可承受极高压的高掺杂直向mos装置，通过局部加深源极相同型(type)的半导体而成。通过pplus or n plus的结构加深可以局部加深源极的结构。拉高主动区与浮动环的结构深度有利于高压元件的设计，让主动区与浮动环结构有效搭配，有效分散元件因反向偏压下的电场集中现象，提升高压元件电压表现。并且不因全面加深源极限缩电流通道导致元件阻抗上升。由于p plus or n plus为元件既有结构，无须额外设计光罩与黄光工艺，因此局部加深源极的结构不但可以有效分散元件因反向偏压下的电场集中现象以提升高压元件电压表现，也不会提高制造成本，此可带来极高的经济效益。

2、为达到上述目的本实用新型中提出一种可承受极高压的高掺杂直向mos装置，包括：一v-d mos，该v-d mos包括:一第一型基板，至少两第二型掺杂井，各并排在该第一型基板的上部位，使该第二型掺杂井上表面外露于该第一型基板；其中各第二型掺杂井上方植入两分隔的第一型重掺杂区，而植入的该第一型重掺杂区的上表面外露于该第一型基板；其中一第二型重掺杂区位于该两第一型重掺杂区之间，而深入该第一型重掺杂区的下方一段距离，而使得该第一型重掺杂区分别位于其左右两侧；其中该第二型重掺杂区向下延伸而穿过该第二型掺杂井一段距离，而深入该第一型基板；即该第二型重掺杂区的深度大于该第二型掺杂井的深度；其中在该第一型基板的上方于各第二型掺杂井之间形成一闸极结构，该闸极结构包括一闸极(gate)，且该闸极下方形成一以氧化物所构成的介电层隔离该第一型基板；其中该闸极及该介电层的外围包围一氧化层，该氧化层用于隔离该闸极与位于该第一型基板的上方而包围该闸极结构的一源极。

3、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，还包括一终端区与该v-d mos并列，其中该终端区提供高压时释放载体，加大空乏区，因此使得整个高掺杂直向mos装置可以承受更大的电压；其中该终端区包括:一第一型终端区基板连接该v-d mos的该第一型基板的右侧，其中该第一型终端区基板为第一型掺杂；该第一型基板及该第一型终端区基板为一体成形；一终端区氧化层位于该第一型终端区基板上方，该终端区氧化层为场效氧化层(field oxide)，用于隔离不同元件的活性区域，防止电荷流失或串扰；一终端区闸极位于该终端区氧化层内而在该第一型终端区基板的上方，用于控制通道的形成和导通，从而调节该终端区上的该终端区闸极和位于该第一型终端区基板之下的一汲极之间的电流，且该终端区闸极下方形成以氧化物所构成的一终端区介电层，以隔离该第一型终端区基板；一终端区闸极汇流排(gate bus)位于该终端区闸极的上方，用于将该终端区闸极的电压分配到该终端区上的各个掺杂区，并减少该终端区闸极电荷的消耗，提高开关速度和效率；其中该终端区闸极汇流排并联其他的各闸极及该终端区闸极，因此通过该终端区闸极汇流排可同时赋能所有的该闸极及该终端区闸极。

4、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，该终端区还包括:多个第二型浮动环，这些第二型浮动环互相间隔开，而其上表面外露于该第一型终端区基板的上部位；各第二型浮动环的内部为高浓度的第二型半导体掺杂，作用为空间中延展电压分布，分散主动区结构因空乏区内空间电荷所形成电场集中现象；其中该v-d mos上的该第二型重掺杂区深度小于或等于该终端区上的各第二型浮动环深度；其中该第二型浮动环结构深度越深，代表在结构中分散电场的成效越佳，其有利于高压元件设计；较深的该第二型浮动环使得该终端区上所形成的空乏层往右移，而且空乏层的面积也较大，所以产生更大的电容效应，而使得整体结构可以承受更大的电压。

5、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，该终端区还包括:一第二型终端防护环，其上表面外露于该第一型终端区基板的上部位；一金属场板(field plate)，位于该终端区氧化层中，而与该第二型终端防护环相连结；该金属场板用于提供电位延伸，控制与影响该第一型终端区基板内空乏区的形成和形状。

6、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，当对该闸极施加高电压时，该第二型掺杂井接近该第一型基板表面处受到该闸极的电压吸引会生成高浓度的电子或电洞，在该第二型掺杂井接近该第一型基板表面处形成低阻抗的电流通道，电流可以从该源极流通到位于该第一型终端区基板之下的一汲极。

7、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，该第一型为n型，且该第二型为p型。

8、所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，该第一型为p型，且该第二型为n型。

9、由下文的说明可更进一步了解本实用新型的特征及其优点，阅读时并请参考附图。

技术特征：

1.一种可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，还包括一用于提供高压时释放载体、加大空乏区、使整个高掺杂直向mos装置可以承受更大的电压的终端区(45)与该v-d mos (5)并列；

3.如权利要求2所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，该终端区(45)还包括:

4.如权利要求2所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，该终端区(45)还包括:

5.如权利要求1至4中任一项所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，该第一型为n型，且该第二型为p型。

6.如权利要求1至4中任一项所述的可承受极高压的高掺杂直向mos装置，其特征在于，该第一型为p型，且该第二型为n型。

技术总结
一种可承受极高压的高掺杂直向MOS装置，包括一V‑D MOS包括:一第一型基板，至少两第二型掺杂井，各并排在第一型基板的上部位；各第二型掺杂井上方植入一第一型重掺杂区；一隔离的第二型重掺杂区由第一型重掺杂区的上方植入而穿透该第一型重掺杂区的下方一段距离，将第一型重掺杂区分隔成左右两部分；第二型重掺杂区向下延伸而穿过第二型掺杂井一段距离，而深入第一型基板。该可承受极高压的高掺杂直向MOS装置，还包括一终端区与V‑D MOS并列。该终端区还包括:多个第二型浮动环；各第二型浮动环的内部为高浓度的第二型半导体掺杂，作用为空间中延展电压分布，分散主动区结构因空乏区内空间电荷所形成电场集中现象。

技术研发人员：高隆庆,费龙庆
受保护的技术使用者：奈沛米（上海）半导体有限公司
技术研发日：20230915
技术公布日：2024/5/10