本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體器件的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，超結(jié)結(jié)構(gòu)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用在各種功率器件中，它的基本原理是電荷平衡原理，通過在普通功率器件的漂移區(qū)中引入超結(jié)結(jié)構(gòu)，改善了導(dǎo)通電阻和耐壓之間的制約關(guān)系(R_on∝BV^1.3)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)低通態(tài)功耗和高阻斷電壓，因而在高能效功率系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。尤其是超結(jié)VDMOS是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新型功率半導(dǎo)體器件，它在普通垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)(VDMOS)基礎(chǔ)上，引入超結(jié)結(jié)構(gòu)(Super junction)。

基本的超結(jié)結(jié)構(gòu)如圖1所示，為交替相間的P柱和N柱，P柱和N柱濃度一致，且嚴(yán)格滿足電荷平衡條件。在反向偏壓下，由于橫向電場和縱向電場的相互作用，P柱區(qū)和N柱區(qū)將完全耗盡，耗盡區(qū)內(nèi)縱向電場分布趨于均勻，通過P型柱對N型柱內(nèi)多余載流子進(jìn)行補(bǔ)償，臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布從原來的三角形分布變?yōu)榫匦畏植迹鐖D2所示。在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，所圍成的面積大大增加；采用超結(jié)結(jié)構(gòu)在減小導(dǎo)通電阻的同時(shí)還能夠提高VDMOS的耐壓，解決了傳統(tǒng)VDMOS的導(dǎo)通電阻和耐壓之間不可調(diào)和的矛盾關(guān)系，使得VDMOS導(dǎo)通電阻和耐壓之間關(guān)系由Ron∝BV2.5變?yōu)镽on∝BV1.33，從而打破了硅極限。

中國發(fā)明專利CN201510330405.6提出了一種超結(jié)結(jié)構(gòu)及其刻蝕方法及具有該超結(jié)結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管，用多晶硅代替超結(jié)結(jié)構(gòu)中插入外延層中的P柱或N柱，在外延層與多晶硅之間制備一定厚度的氧化層，并且氧化層厚度隨溝槽深度增大而增大，溝槽內(nèi)填充多晶硅，多晶硅和柵極短接，由于溝槽內(nèi)的多晶硅和柵極短接，導(dǎo)通時(shí)氧化層的側(cè)墻結(jié)構(gòu)附近產(chǎn)生低阻溝道，存在橫向電場的橫向耗盡和插入，降低了器件的導(dǎo)通電阻，截止時(shí)，由于PN結(jié)的存在，增大了器件的耐壓性，該結(jié)構(gòu)省去了超結(jié)器件中PN柱嚴(yán)格的摻雜濃度匹配要求，不需要進(jìn)行多次外延或注入，在工藝上更方便簡單，具有很強(qiáng)的操作性，降低了制造成本。

中國發(fā)明專利CN201210009183.4提出一種超結(jié)器件的非平衡結(jié)終端結(jié)構(gòu)，在結(jié)終端區(qū)設(shè)置若干個(gè)摻雜濃度不同的均勻P柱，根據(jù)各處的橫向電場分布情況從版圖設(shè)計(jì)上進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整P柱的有效離子注入面積，使達(dá)到擊穿電壓時(shí)P柱區(qū)完全耗盡，所有P柱均是在P柱掩膜板掩膜下同時(shí)注入，從而控制了結(jié)終端區(qū)的各P柱的受主離子總量，并通過多次外延多次離子注入之后進(jìn)行長時(shí)間高溫推結(jié)形成摻雜濃度不同的幾個(gè)均勻的P柱；有效地改善結(jié)終端器件的擊穿電壓特性，并且具有較短的結(jié)終端長度，使得器件的總體器件面積得到縮小，在相同的芯片面積上進(jìn)一步減小了器件導(dǎo)通電阻。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的超結(jié)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)一步提高耐壓的問題，具體的如何進(jìn)一步在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)提高臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布面積的問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術(shù)中的超結(jié)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)一步提高耐壓的問題，具體的如何進(jìn)一步在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)提高臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布面積的問題，提供一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，通過改變PN柱摻雜濃度從而使電場與距離在二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)所圍成的面積加大，實(shí)現(xiàn)了超結(jié)結(jié)構(gòu)耐壓性能的提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，該超結(jié)結(jié)構(gòu)包括若干P型柱區(qū)和若干N型外延區(qū)，所述P型柱區(qū)和所述N型外延區(qū)交替分布；

所述P型柱區(qū)和所述N型外延區(qū)的一端面與P型摻雜的陽極相連，所述P型柱區(qū)和所述N型外延區(qū)的另一端面與N型摻雜的陰極相連，所述P型柱區(qū)和所述M型外延區(qū)均分為兩個(gè)部分區(qū)域；靠近P型摻雜的陽極的P型柱區(qū)的一半部分摻雜濃度高于P型柱區(qū)的另一半部分，靠近N型摻雜的陰極的N型外延區(qū)的一半部分摻雜濃度高于N型外延區(qū)的另一半部分。

進(jìn)一步的，所述P型柱區(qū)的摻雜劑量之和與所述N型外延區(qū)的摻雜劑量之和相等。

進(jìn)一步的，所述P型柱區(qū)與所述N型外延區(qū)的材料均采用SiC-4H。

進(jìn)一步的，所述P型柱區(qū)包括第一P型摻雜區(qū)和第二P型摻雜區(qū)，所述第一P型摻雜區(qū)的下端面和所述第二P型摻雜區(qū)的上端面相連，所述第一P型摻雜區(qū)的上端面與P型摻雜的陽極相連，所述第二P型摻雜區(qū)的下端面與N型摻雜的陰極相連。

進(jìn)一步的，所述第一P型摻雜區(qū)的摻雜濃度高于所述第二P型摻雜區(qū)的摻雜濃度。

進(jìn)一步的，所述N型外延區(qū)包括第一N型摻雜區(qū)和第二N型摻雜區(qū)，所述第一N型摻雜區(qū)的下端面和所述第二N型摻雜區(qū)的上端面相連，所述第一N型摻雜區(qū)的上端面與所述P型摻雜的陽極相連，所述第二N型摻雜區(qū)的下端面與所述N型摻雜的陰極相連。

進(jìn)一步的，所述第一N型摻雜區(qū)的摻雜濃度小于所述第二N型摻雜區(qū)的摻雜濃度。

進(jìn)一步的，所述第一N型摻雜區(qū)的摻雜濃度與所述第二P型摻雜區(qū)的摻雜濃度相等。

進(jìn)一步的，于所述第二N型摻雜區(qū)的摻雜濃度與所述第一P型摻雜區(qū)的摻雜濃度相等。

本發(fā)明為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術(shù)中的超結(jié)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)一步提高耐壓的問題，具體的如何進(jìn)一步在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)提高臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布面積的問題，提供一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，通過超結(jié)結(jié)構(gòu)中改變PN柱摻雜濃度從而使電場與距離在二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)所圍成的面積加大，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件耐壓性能的提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)；

該半導(dǎo)體器件的元胞結(jié)構(gòu)包括N型摻雜的陰極，所述N型摻雜的陰極的下端面設(shè)有金屬化電極，所述N型摻雜的陰極的上端面設(shè)有所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的上端面設(shè)有P型摻雜的陽極，所述P型摻雜的陽極的上端面設(shè)有金屬化源極電極。

本發(fā)明工作原理：

在本發(fā)明的一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的整體區(qū)域中，靠近P型摻雜的陽極的P型柱區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近N型摻雜的陰極的P型柱區(qū)的另一半部分，靠近N型摻雜的陰極的N型外延區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近P型摻雜的陽極的N型外延區(qū)的另一半部分，相比于傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)，在PN柱中間部分，等效形成一個(gè)新的P/N結(jié)，此等效PN結(jié)在電壓反偏時(shí)會形成一個(gè)新的峰值，抬高此處的電場。其主要作用在與提高超結(jié)區(qū)域中部縱向電場的大小，優(yōu)化超結(jié)內(nèi)電場分布，從而提高器件耐壓。以PN柱內(nèi)的電場大小為縱坐標(biāo)、超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，電場和橫軸所圍成的面積增大，從而提高了超結(jié)結(jié)構(gòu)的耐壓。

本發(fā)明的一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上引入所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐壓能力，在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，所圍成的面積大大增加，其耐壓能力較現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件大大增加。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，通過對交替相間的PN柱的摻雜濃度的改變，來優(yōu)化超結(jié)的體內(nèi)場，實(shí)現(xiàn)更大的耐壓。具體為在保持NP柱兩側(cè)總摻雜滿足電荷平衡的條件下，靠近P型摻雜的陽極的P型柱區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近N型摻雜的陰極的P型柱區(qū)的另一半部分，靠近N型摻雜的陰極的N型外延區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近P型摻雜的陽極的N型外延區(qū)的另一半部分。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)，在PN柱中間部分，等效形成一個(gè)新的P/N結(jié)，此等效PN結(jié)在電壓反偏時(shí)會形成一個(gè)新的峰值，抬高此處的電場，優(yōu)化超結(jié)內(nèi)電場分布，從而增大超結(jié)結(jié)構(gòu)的耐壓性能。

2.本發(fā)明的一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上引入所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，在減小導(dǎo)通電阻的同時(shí)進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐壓能力，在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，所圍成的面積大大增加，其耐壓能力較現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件大大增加。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)的電場形狀示意圖；

圖3是本發(fā)明可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4是本發(fā)明可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的電場形狀示意圖；

圖5是一種相同濃度下PN柱濃度失配的電場形狀示意圖；

圖6是另一種相同濃度下PN柱濃度失配的電場形狀示意圖；

圖7是本實(shí)施例與對比例1、對比例2縱向電場的分布示意圖；

圖8是本實(shí)施例與對比例1、對比例2的IV曲線示意圖；

其中，1-金屬化源極電極，2-P++型陽極，3-第一N型摻雜區(qū)，4-第二P型柱區(qū)，5-第二N型摻雜區(qū)，6-N++型陰極，7-第一P型摻雜區(qū)，8-第一N型外延區(qū)，9-第二P型摻雜區(qū)，10-金屬化電極，11-第一P型柱區(qū)，12-第二N型外延區(qū)。

具體實(shí)施方式：

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在超結(jié)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)一步提高耐壓的問題，具體的如何進(jìn)一步在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)提高臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布面積的問題，為了解決如上的技術(shù)問題，本實(shí)施例中提供一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，通過超結(jié)結(jié)構(gòu)中改變PN柱摻雜濃度從而使電場與距離在二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)所圍成的面積加大，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件耐壓性能的提高。

本申請的一種典型的實(shí)施方式中，如圖3所示，

一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，該超結(jié)結(jié)構(gòu)包括若干P型柱區(qū)和若干N型外延區(qū)，所述P型柱區(qū)與所述N型外延區(qū)的材料均采用SiC-4H。

所述P型柱區(qū)和所述N型外延區(qū)交替分布形成超結(jié)結(jié)構(gòu)；在本實(shí)施例中包括第一P型柱區(qū)11、第二P型柱區(qū)4、第一N型外延區(qū)8和第二N型外延區(qū)12，由左至右依次分布第一N型外延區(qū)8、第一P型柱區(qū)11、第二N型外延區(qū)12和第二P型柱區(qū)4。整個(gè)可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的厚度為6um，第一P型柱區(qū)11和第二N型外延區(qū)12的寬度各為3.3um，第一N型外延區(qū)8和第二P型柱區(qū)4的寬度各為3.3um的一半。

第一N型外延區(qū)8、第一P型柱區(qū)11、第二N型外延區(qū)12和第二P型柱區(qū)4的上端面與P型摻雜的陽極(即P++型陽極2)相連，第一N型外延區(qū)8、第一P型柱區(qū)11、第二N型外延區(qū)12和第二P型柱區(qū)4的下端面與N型摻雜的陰極(即N++型陰極6)相連；在本實(shí)施例中，P++型陽極2厚度1um，寬度6.6um，P型摻雜，濃度為1.5e18cm3。N++型陰極6，厚度1um，寬度6.6um，N型摻雜，濃度為1e19。

第一N型外延區(qū)8、第一P型柱區(qū)11、第二N型外延區(qū)12和第二P型柱區(qū)4均分為兩個(gè)部分區(qū)域；第一P型柱區(qū)11、第二P型柱區(qū)4均包括第一P型摻雜區(qū)7和第二P型摻雜區(qū)9，第一P型摻雜區(qū)7的下端面和所述第二P型摻雜區(qū)9的上端面相連，所述第一P型摻雜區(qū)7的上端面與P++型陽極2相連，所述第二P型摻雜區(qū)9的下端面與N++型陰極6相連。第一N型外延區(qū)8和第二N型外延區(qū)12均包括第一N型摻雜區(qū)3和第二N型摻雜區(qū)5，所述第一N型摻雜區(qū)3的下端面和所述第二N型摻雜區(qū)5的上端面相連，所述第一N型摻雜區(qū)3的上端面與P++型陽極2相連，所述第二N型摻雜區(qū)5的下端面與N++型陰極6相連。

在P型柱區(qū)的摻雜劑量之和與N型外延區(qū)的摻雜劑量之和相等的基礎(chǔ)上，所述第一P型摻雜區(qū)7的摻雜濃度高于所述第二P型摻雜區(qū)9的摻雜濃度。所述第一N型摻雜區(qū)3的摻雜濃度小于所述第二N型摻雜區(qū)5的摻雜濃度。所述第一N型摻雜區(qū)3的摻雜濃度與所述第二P型摻雜區(qū)9的摻雜濃度相等。所述第二N型摻雜區(qū)5的摻雜濃度與所述第一P型摻雜區(qū)7的摻雜濃度相等。

在本實(shí)施例中，第一P型摻雜區(qū)7的范圍為1um-4um，第一P型摻雜區(qū)7的摻雜濃度為150e14，第二P型摻雜區(qū)9的范圍4um-7um，第二P型摻雜區(qū)9的摻雜濃度為50e14；第一N型摻雜區(qū)3的范圍為1um-4um，第一N型摻雜區(qū)3的摻雜濃度為50e14，第二N型摻雜區(qū)5的范圍為4um-7um，第二N型摻雜區(qū)5的摻雜濃度為150e14。

本發(fā)明工作原理：

在本發(fā)明的一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的整體區(qū)域中，靠近P型摻雜的陽極的P型柱區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近N型摻雜的陰極的P型柱區(qū)的另一半部分，靠近N型摻雜的陰極的N型外延區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近P型摻雜的陽極的N型外延區(qū)的另一半部分，相比于傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)，在PN柱中間部分，等效形成一個(gè)新的P/N結(jié)，此等效PN結(jié)在電壓反偏時(shí)會形成一個(gè)新的峰值，抬高此處的電場。其主要作用在與提高超結(jié)區(qū)域中部縱向電場的大小，優(yōu)化超結(jié)內(nèi)電場分布，從而提高器件耐壓。以PN柱內(nèi)的電場大小為縱坐標(biāo)、超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，電場和橫軸所圍成的面積增大，從而提高了超結(jié)結(jié)構(gòu)的耐壓。

在本實(shí)施例中，為了證明本實(shí)施例的耐壓性能的提高，加入了2個(gè)對比例。

對比例1：

傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)，電場形狀如圖2所示，傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)只有PN柱形成的電場為矩形，認(rèn)為超結(jié)設(shè)計(jì)合理多余載流子橫向完全耦合，傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)為交替相間的P型柱區(qū)和N型外延區(qū)，P型柱區(qū)和N型外延區(qū)的摻雜濃度一致，且嚴(yán)格滿足電荷平衡條件。在反向偏壓下，由于橫向電場和縱向電場的相互作用，P型柱區(qū)和N型外延區(qū)將完全耗盡，耗盡區(qū)內(nèi)縱向電場分布趨于均勻，通過P型柱區(qū)對N型外延區(qū)內(nèi)多余載流子進(jìn)行補(bǔ)償，臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布從原來的三角形分布變?yōu)榫匦畏植肌?/p>

對比例2：

對于P型柱區(qū)和N型外延區(qū)整體摻雜濃度失配，如圖5所示，若P型柱區(qū)摻雜濃度(DoseP)大于N型外延區(qū)摻雜濃度(DoseN)，為了進(jìn)一步討論我們可以把整個(gè)超結(jié)區(qū)域認(rèn)為是摻雜濃度為(DoseP-DoseN)，即為P摻雜。此時(shí)陽級與超結(jié)結(jié)構(gòu)的接觸面由(P++/本征)變?yōu)?P++/P)，故此處電場峰值會被拉低，但整個(gè)超結(jié)區(qū)電場會逐漸上升，到達(dá)底部與N++陰極接觸時(shí)，接觸面由(本征/N++)變?yōu)?P/N++)電場峰值會被抬高。此時(shí)整個(gè)電場形狀如圖5所示。

同理，如圖6所示，若N型外延區(qū)摻雜濃度(DoseN)大于P型柱區(qū)摻雜濃度(DoseP)，則電場形狀如圖6。但是如果只有一側(cè)失配則不滿足超結(jié)平衡的條件，耐壓值會明顯下降。

通過仿真軟件對對比例1中的傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)、本實(shí)施例1中的改善后的超結(jié)結(jié)構(gòu)、以及對比例2中的相同濃度下PN柱失配的超結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真比較。仿真結(jié)果如圖7-8所示。

圖7是本實(shí)施例與對比例1、對比例2縱向電場的分布示意圖；通過圖7可以看到本實(shí)施例1中改善后的超結(jié)結(jié)構(gòu)相比對比例1中的傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)以及對比例2中的相同濃度下PN柱失配的超結(jié)結(jié)構(gòu)，電場與縱向距離圍成的面積，明顯變大，因此，本實(shí)施例1中改善后的超結(jié)結(jié)構(gòu)相比對比例1中的傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)以及對比例2中的相同濃度下PN柱失配的超結(jié)結(jié)構(gòu)耐壓性能明顯改善。

圖8是本實(shí)施例與對比例1、對比例2的IV曲線示意圖；從IV曲線也能看出本實(shí)施例1中改善后的超結(jié)結(jié)構(gòu)相比對比例1中的傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)以及對比例2中的相同濃度下PN柱失配的超結(jié)結(jié)構(gòu)擊穿電壓有所提升，相比于同濃度下單側(cè)適配的情況，改善效果更加明顯。

實(shí)施例2：

本發(fā)明為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術(shù)中的超結(jié)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)一步提高耐壓的問題，具體的如何進(jìn)一步在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)提高臨界電場在漂移區(qū)內(nèi)的分布面積的問題，提供一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，通過超結(jié)結(jié)構(gòu)中改變PN柱摻雜濃度從而使電場與距離在二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)所圍成的面積加大，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件耐壓性能的提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本申請的一種典型的實(shí)施方式中，如圖3所示，

一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括實(shí)施例1中的所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)；

該半導(dǎo)體器件的元胞結(jié)構(gòu)包括N型摻雜的陰極，所述N型摻雜的陰極的下端面設(shè)有金屬化電極10，所述N型摻雜的陰極的上端面設(shè)有所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的上端面設(shè)有P型摻雜的陽極，所述P型摻雜的陽極的上端面設(shè)有金屬化源極電極1。

在本實(shí)施例中，P型摻雜的陽極即陽級厚度1um，寬度6.6um，P型摻雜，濃度為1.5e18cm3。

N型摻雜的陰極即N++型陰極6，厚度1um，寬度6.6um，N型摻雜，濃度為1e19。

本發(fā)明工作原理：

本發(fā)明的一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上引入所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，在減小導(dǎo)通電阻的同時(shí)進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐壓能力，在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，所圍成的面積大大增加，其耐壓能力較現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件大大增加。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的一種可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，通過對交替相間的PN柱的摻雜濃度的改變，來優(yōu)化超結(jié)的體內(nèi)場，實(shí)現(xiàn)更大的耐壓。具體為在保持NP柱兩側(cè)總摻雜滿足電荷平衡的條件下，靠近P型摻雜的陽極的P型柱區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近N型摻雜的陰極的P型柱區(qū)的另一半部分，靠近N型摻雜的陰極的N型外延區(qū)的一半部分摻雜濃度高于靠近P型摻雜的陽極的N型外延區(qū)的另一半部分。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)，在PN柱中間部分，等效形成一個(gè)新的P/N結(jié)，此等效PN結(jié)在電壓反偏時(shí)會形成一個(gè)新的峰值，抬高此處的電場，優(yōu)化超結(jié)內(nèi)電場分布，從而增大超結(jié)結(jié)構(gòu)的耐壓性能。

2.本發(fā)明的一種基于可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上引入所述可提高耐壓的局部非平衡超結(jié)結(jié)構(gòu)，在減小導(dǎo)通電阻的同時(shí)進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐壓能力，在以電場大小為縱軸、以超結(jié)結(jié)構(gòu)縱向距離參數(shù)為橫坐標(biāo)的二維笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)，所圍成的面積大大增加，其耐壓能力較現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件大大增加。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。