高压功率器件及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压功率器件，尤其涉及一种电荷补偿型的高压功率器件及其形成方法。
【背景技术】
[0002]参考图1，图1示出了现有技术中的一种高压MOS器件结构。该高压MOS器件100包括:MOS器件的第一掺杂区106，第一掺杂区106为N型外延区域，第一掺杂区106经由N型掺杂的衬底108由第一电极101引出，形成MOS器件的漏极；M0S器件的P型阱区102 ;M0S器件的N型掺杂区105，形成源区；M0S器件的P型掺杂区109，形成衬底接触区，P型阱区102和P型掺杂区109通过第二电极103短路，形成MOS器件的源极；M0S器件的栅极104 ；MOS器件的第二掺杂区110，为P型掺杂区，第二掺杂区110和P型阱区102相连，通过第二电极103引出。
[0003]其中，第二掺杂区110和第一掺杂区106通常采用多层外延的加工方法制造形成，两者相互交替分布，构成电荷补偿区。当栅极104施加电平高于器件的阈值电压时，P型阱区102反型形成沟道，使得器件导通，电流从漏极流入，经过第一掺杂区106，从源极流出；当栅极104施加的电平低于器件阈值电压时，器件关断，漏极施加的高电压使第一掺杂区106和第二掺杂区110相互耗尽，构成耗尽区，承受耐压。该MOS器件结构的工作原理和生产加工方法在美国专利文献US5216275和US4754310当中有详细的描述，不再赘述。
[0004]以图1所示结构为例，在电荷补偿型器件中，第一掺杂区106的杂质浓度和第二掺杂区110的杂质浓度的比值与I的差值定义为补偿匹配度，或者称为电荷匹配浓度。两者的杂质浓度完全相等的情况下，补偿匹配度为0%，匹配度最好，器件可以达到最高的耐压。
[0005]电荷补偿型器件可以通过增加第一掺杂区的杂质浓度来提高电流通道的电流能力，从而获得较小的导通电阻。但是，在实际生产过程中，由于随着第一掺杂区的杂质浓度增加，对补偿匹配度的要求也会越来越高，很难重复做到第一掺杂区和第二掺杂区的杂质浓度完全相同。第一掺杂区和第二掺杂区的杂质浓度稍有偏差，器件的耐压就会大幅度的降低，出现耐压不稳定的情况。
[0006]针对上述的问题，美国专利文献US6630698和US6894329提出了一种解决的方法。如图2所示，图2和图1结构基本相同，也包括第一掺杂区206、第一电极201、衬底208、P型阱区202、N型掺杂阱区205、P型掺杂区209、第二电极203、栅极204以及第二掺杂区210，二者的差别就在于第二掺杂区210的杂质浓度分布有区别。在第二掺杂区210，P型杂质浓度的分布从靠近第一电极201附近区域到靠近第二电极203附近区域，采用了线性单调递增的方式。在靠近第一电极201附近的区域，第一掺杂区206的杂质浓度高于第二掺杂区210的杂质浓度；第二掺杂区210的浓度随深度线性变化，在靠近第二电极203附近区域，第二掺杂区210的杂质浓度高于第一掺杂区206的杂质浓度。
[0007]采用图2的结构，虽然器件的补偿匹配度下降，牺牲了小部分耐压，但是提高了电荷补偿的容差，即补偿区域的杂质浓度在没有达到最佳匹配度情况下，第一掺杂区206和第二掺杂区210的杂质浓度在一定偏差范围内都可以得到较高的耐压，解决了耐压不稳定的情况。
[0008]如上，美国专利文献US6630698和US6894329提出的方法虽然解决了耐压稳定性的问题，但是由于采用了浓度单调线性递增的方式，在靠近第二电极附近的区域，第二掺杂区的浓度高于第一掺杂区。当器件导通时，第一掺杂区形成的电流通道在这个区域受到第二掺杂区的杂质浓度增加的影响而变窄，即所谓的JFET电阻增加，从而导致器件的导通电阻增加，器件的电流能力下降。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的问题是提供一种高压功率器件及其形成方法，不仅能够稳定器件的耐压，而且有利于降低器件的导通电阻。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压功率器件，包括:
[0011 ] 第一掺杂区，其具有第一掺杂类型；
[0012]一个或多个器件掺杂区，位于所述第一掺杂区的上表面内，该器件掺杂区具有与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型；
[0013]第二掺杂类型的一个或多个第二掺杂区，所述第二掺杂区的一端与对应的器件掺杂区电接触，所述第二掺杂区的另一端纵向延伸至所述第一掺杂区内，在横向方向上，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区之间交替分布；
[0014]其中，所述第二掺杂区的杂质浓度随纵向深度非线性变化。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的总体杂质浓度低于所述第一掺杂区的总体杂质浓度。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第一区域划分为纵向排布的多个子区域，每一子区域具有单一的杂质浓度，并且所述多个子区域的杂质浓度随趋于靠近所述第二区域而逐渐上升。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述多个子区域的补偿匹配度沿纵向方向从-20%上升至0%，所述补偿匹配度指的是所述第一掺杂区的杂质浓度和所述子区域的杂质浓度的比值减去I。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第一区域具有单一的杂质浓度且低于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述第一区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方向的斜率为第一斜率，所述第二区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方向的斜率为第二斜率，该第一斜率小于第二斜率。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的一端直接与对应的器件掺杂区电接触，或者经由阱区与所述器件掺杂区电接触，所述阱区包围所述器件掺杂区且具有第二掺杂类型。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述高压功率器件为MOS器件或二极管。
[0022]为了解决上述问题，本发明还提供了一种高压功率器件，包括:
[0023]第一掺杂区，其具有第一掺杂类型；
[0024]—个或多个器件掺杂区，位于所述第一掺杂区的上表面内，该器件掺杂区具有与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型；
[0025]第二掺杂类型的一个或多个第二掺杂区，所述第二掺杂区的一端与对应的器件掺杂区电接触，所述第二掺杂区的另一端纵向延伸至所述第一掺杂区内，在横向方向上，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区之间交替分布；
[0026]其中，所述第二掺杂区的总体杂质浓度低于所述第一掺杂区的总体杂质浓度。
[0027]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的杂质浓度随纵向深度非线性变化。
[0028]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第一区域划分为纵向排布的多个子区域，每一子区域具有单一的杂质浓度，并且所述多个子区域的杂质浓度随趋于靠近所述第二区域而逐渐上升。
[0029]根据本发明的一个实施例，所述多个子区域的补偿匹配度沿纵向方向从-20%上升至0%，所述补偿匹配度指的是所述第一掺杂区的杂质浓度和所述子区域的杂质浓度的比值减去I。
[0030]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第一区域具有单一的杂质浓度且低于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度。
[0031]根据本发明的一个实施例，所述第一区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方向的斜率为第一斜率，所述第二区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方向的斜率为第二斜率，该第一斜率小于第二斜率。
[0032]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的一端直接与对应的器件掺杂区电接触，或者经由阱区与所述器件掺杂区电接触，所述阱区包围所述器件掺杂区且具有第二掺杂类型。
[0033]根据本发明的一个实施例，所述高压功率器件为MOS器件或二极管。
[0034]为了解决上述问题，本发明还提供了一种高压功率器件，包括:
[0035]第一掺杂区，其具有第一掺杂类型；
[0036]—个或多个器件掺杂区，位于所述第一掺杂区的上表面内，该器件掺杂区具有与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型；
[0037]第二掺杂类型的一个或多个第二掺杂区，所述第二掺杂区的一端与对应的器件掺杂区电接触，所述第二掺杂区的另一端纵向延伸至所述第一掺杂区内，在横向方向上，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区之间交替分布；
[0038]其中，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第一区域划分为纵向排布的多个子区域，每一子区域具有单一的杂质浓度，并且所述多个子区域的杂质浓度随趋于靠近所述第二区域而逐渐上升。
[0039]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的总体杂质浓度低于所述第一掺杂区的总体杂质浓度。
[0040]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的杂质浓度随纵向深度非线性变化。
[0041]根据本发明的一个实施例，所述多个子区域的补偿匹配度沿纵向方向从-20%上升至0%，所述补偿匹配度指的是所述第一掺杂区的杂质浓度和所述子区域的杂质浓度的比值减去I。
[0042]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的一端直接与对应的器件掺杂区电接触，或者经由阱区与所述器件掺杂区电接触，所述阱区包围所述器件掺杂区且具有第二掺杂类型。
[0043]根据本发明的一个实施例，所述高压功率器件为MOS器件或二极管。
[0044]为了解决上述问题，本发明还提供了一种高压功率器件，包括:
[0045]第一掺杂区，其具有第一掺杂类型；
[0046]—个或多个器件掺杂区，位于所述第一掺杂区的上表面内，该器件掺杂区具有与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型；
[0047]第二掺杂类型的一个或多个第二掺杂区，所述第二掺杂区的一端与对应的器件掺杂区电接触，所述第二掺杂区的另一端纵向延伸至所述第一掺杂区内，在横向方向上，所述第二掺杂区与所述第一掺杂区之间交替分布；
[0048]其中，所述第二掺杂区划分为纵向排布的第一区域和第二区域，所述第一区域远离所述器件掺杂区，所述第二区域靠近所述器件掺杂区，所述第一区域具有单一的杂质浓度且低于所述第一掺杂区的杂质浓度，所述第二区域的杂质浓度等于所述第一掺杂区的杂质浓度。
[0049]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的总体杂质浓度低于所述第一掺杂区的总体杂质浓度。
[0050]根据本发明的一个实施例，所述第二掺杂区的杂质浓度随纵向深度非线性变化。
[0051]根据本发明的一个实施例，所述第一区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方向的斜率为第一斜率，所述第二区域与所述第一掺杂区的纵向交界面相对于横向方