申请/专利权人：南京华瑞微集成电路有限公司

申请日：2018-10-16

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN109326636B

主分类号：H01L29/06

分类号：H01L29/06;H01L29/78

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.03.08#实质审查的生效;2019.02.12#公开

摘要：本发明公开了一种元胞结构及功率器件。该元胞包括N‑外延层和两个对称间隔设置在N‑外延层上侧的P‑阱，两个P‑阱内上侧分别设有第一N+阱，所述P‑阱的内端上侧、第一N+阱的内上侧和两个P‑阱之间的N‑外延层上侧覆盖有第一栅氧层，所述第一栅氧层上侧设有第一多晶条，所述第一多晶条中间两侧的P‑阱上分别横向间隔设有两个第二N+阱，所述两个第二N+阱的内上侧以及两个第二N+阱之间的P‑阱上侧横向设有第二栅氧层，所述第二栅氧层上侧设有第二多晶条。本发明通过结构改进，可引导雪崩电流走向，从而提高雪崩耐量。经该方案改善后，器件雪崩耐量一般可提高50％以上。

主权项：1.一种元胞结构，其特征在于，包括N-外延层和两个对称间隔设置在N-外延层上侧的P-阱，两个P-阱内上侧分别设有第一N+阱，所述P-阱的内端上侧、第一N+阱的内上侧和两个P-阱之间的N-外延层上侧覆盖有第一栅氧层，所述第一栅氧层上侧设有第一多晶条，所述第一多晶条中间两侧的P-阱上分别横向间隔设有两个第二N+阱，所述两个第二N+阱的内上侧以及两个第二N+阱之间的P-阱上侧横向设有第二栅氧层，所述第二栅氧层上侧设有第二多晶条，所述第一栅氧层与第一多晶条组成的结构与第二栅氧层和第二多晶条组成的结构垂直；所述第二多晶条的宽度为2至4μm，以使其下侧的P-阱不会被隔断。

全文数据：一种元胞结构及功率器件技术领域本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种元胞结构及功率器件。背景技术VDMOSVerticalDouble-diffusedMetalOxideSemicondector，垂直双扩散金属氧化物半导体器件具有开关速度快，开关损耗小，输入阻抗高，电压驱动，高频率等优点，已被市场所广泛接受并使用。在VDMOS器件应用中，一个重要指标就是雪崩耐量，雪崩耐量越高，则适用的应用范围越广泛。目前常见的元胞设计有两种，一种是条栅设计，另一种是方形设计，两种设计的器件雪崩耐量均有限。随着VDMOS器件的不断发展，其结构不断得以改进，尽可能的提高雪崩耐量，从而提高抗冲击的能力。发明内容本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种元胞结构及功率器件。为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种元胞结构，包括N-外延层和两个对称间隔设置在N-外延层上侧的P-阱，两个P-阱内上侧分别设有第一N+阱，所述P-阱的内端上侧、第一N+阱的内上侧和两个P-阱之间的N-外延层上侧覆盖有第一栅氧层，所述第一栅氧层上侧设有第一多晶条，所述第一多晶条中间两侧的P-阱上分别横向间隔设有两个第二N+阱，所述两个第二N+阱的内上侧以及两个第二N+阱之间的P-阱上侧横向设有第二栅氧层，所述第二栅氧层上侧设有第二多晶条。作为优选，所述第二多晶条的宽度为2至4μm。作为优选，所述第一多晶条与第二多晶条的厚度为至在第二方面，本发明还一种功率器件，包括多个如权利要求1至3任一所述的元胞，所述多个元胞以阵列排列并连接。作为优选，两个纵向相邻连接的元胞的第二多晶条之间的间距为15至20μm。有益效果：本发明通过结构改进，可引导雪崩电流走向，从而提高雪崩耐量。经该方案改善后，器件雪崩耐量一般可提高50％以上。附图说明图1是本发明实施例的元胞结构的立体示意图；图2是本发明实施例的元胞结构的正视图；图3是本发明实施例的功率器件的局部结构示意图；图4是图3中A-A向仰视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。如图1至4所示，本发明实施例提供了一种元胞结构，该元胞包括N-外延层1和设置在N-外延层1上侧的两个P-阱2，两个P-阱2设置以N-外延层1的轴向中线对称设置，并且两个P-阱2间隔设置，两者之间由部分N-外延层1隔开。两个P-阱2内上侧分别设有第一N+阱3，在P-阱2的内端上侧、第一N+阱3的内上侧和两个P-阱2之间的N-外延层1上侧覆盖有第一栅氧层4，第一栅氧层4上侧设有第一多晶条5，在第一多晶条5中间两侧的P-阱2上分别横向间隔设有两个第二N+阱6，在两个第二N+阱6的内上侧以及两个第二N+阱6之间的P-阱2上侧横向设有第二栅氧层7，第二栅氧层7上侧设有第二多晶条8。第一多晶条5与第二多晶条8的厚度优选为至第二多晶条8的宽度很关键，若该多晶条过宽，则P-阱2则会被隔断，形成一个一个的独立的P-阱，则与方形元胞相同了，不能起到提高雪崩耐量的作用，若过窄则改善雪崩耐量的效果不佳，第二多晶条8的宽度优选为2至4μm。在制作时，首先在N-外延层上形成一层栅氧层，栅氧层的厚度依据该器件的阈值电压的需求而定，然后在栅氧层上沉积多晶，在经过多晶掺杂、光刻和刻饰等工艺步骤形成P-阱注入区、第一多晶条和第二多晶条，然后向P-阱注入区注入硼元素，再经高温退火形成P-阱，再经N+阱光刻形成N+阱注入区，向N+阱注入砷元素或磷元素后，经高温退火过程就形成了N+阱。如图3至4所示，本发明还提供了一种功率器件，该功率器件包括多个上述的元胞，多个元胞以阵列排列并连接。两个纵向相邻连接的元胞的第二多晶条8之间的间距d优选为为15至20μm，可保证引导雪崩耐量的电流走向的位置足够。综上所述，本发明通过结构改进，可引导雪崩电流走向，从而提高雪崩耐量。经该方案改善后，器件雪崩耐量一般可提高50％以上。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种元胞结构，其特征在于，包括N-外延层和两个对称间隔设置在N-外延层上侧的P-阱，两个P-阱内上侧分别设有第一N+阱，所述P-阱的内端上侧、第一N+阱的内上侧和两个P-阱之间的N-外延层上侧覆盖有第一栅氧层，所述第一栅氧层上侧设有第一多晶条，所述第一多晶条中间两侧的P-阱上分别横向间隔设有两个第二N+阱，所述两个第二N+阱的内上侧以及两个第二N+阱之间的P-阱上侧横向设有第二栅氧层，所述第二栅氧层上侧设有第二多晶条。2.根据权利要求1所述的元胞结构，其特征在于，所述第二多晶条的宽度为2至4μm。3.根据权利要求1所述的元胞结构，其特征在于，所述第一多晶条与第二多晶条的厚度为至4.一种功率器件，其特征在于，包括多个如权利要求1至3任一所述的元胞，所述多个元胞以阵列排列并连接。5.根据权利要求4所述的功率器件，其特征在于，两个纵向相邻连接的元胞的第二多晶条之间的间距为15至20μm。

百度查询： 南京华瑞微集成电路有限公司 一种元胞结构及功率器件

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