專利名稱：一種半導(dǎo)體功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種半導(dǎo)體功率器件。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)代高壓功率半導(dǎo)體器件，如VDMOS (垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)等，作為第三代電力電子產(chǎn)品，由于其工作頻率高、開關(guān)速度快、控制效率高而在電力電子領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。高壓功率半導(dǎo)體器件的阻斷能力是衡量發(fā)展水平的一個(gè)非常重要的標(biāo)志，依據(jù)應(yīng)用不同，其擊穿電壓的范圍可以從25V到 6000V。[0003]器件阻斷高壓的能力主要取決于器件結(jié)構(gòu)中特定PN結(jié)的反偏擊穿電壓。在功率半導(dǎo)體器件中，受PN結(jié)彎曲或PN結(jié)終止處表面非理想因素的影響，反偏擊穿電壓受限于發(fā)生在表面附近或結(jié)彎曲處局部區(qū)域相對(duì)于體內(nèi)平行平面結(jié)提前出現(xiàn)的擊穿現(xiàn)象。終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的作用就是改善器件邊緣的電場分布，減弱表面電場集中，從而提高器件的耐壓能力和穩(wěn)定性。[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，器件在承受一定電壓時(shí)，為了提高器件的耐壓能力往往會(huì)增大終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，但是這種具有較大終端保護(hù)結(jié)構(gòu)面積的半導(dǎo)體器件不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且也不能滿足器件小型化的需求。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體功率器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件終端保護(hù)結(jié)構(gòu)面積較大引起的生產(chǎn)成本高的問題。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:[0007]一種半導(dǎo)體功率器件，包括:[0008]有源區(qū)、終端區(qū)及位于二者之間的主結(jié)，所述終端區(qū)包括終端結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)包括基區(qū)，所述基區(qū)、主結(jié)、終端結(jié)構(gòu)的摻雜類型相同，所述主結(jié)與所述有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，所述主結(jié)的結(jié)深與所述基區(qū)的結(jié)深相同，且所述主結(jié)的結(jié)深小于所述終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深。[0009]優(yōu)選地,所述主結(jié)的結(jié)深為3 μ m 10 μ m,包括端點(diǎn)值。[0010]優(yōu)選地，所述終端結(jié)構(gòu)包括場限環(huán)。[0011]優(yōu)選地，所述終端結(jié)構(gòu)包括場限環(huán)和位于所述場限環(huán)上方的場板。[0012]優(yōu)選地，所述場限環(huán)的結(jié)深為5 μ m 15 μ m，包括端點(diǎn)值。[0013]優(yōu)選地，所述終端結(jié)構(gòu)包括結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)，所述結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的結(jié)深為5μπι 15 μ m，所述結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的寬度為ΙΟΟμπι 1500 μ m，包括端點(diǎn)值。[0014]優(yōu)選地，所述終端結(jié)構(gòu)還包括位于終端區(qū)邊緣區(qū)域的場截止環(huán)。[0015]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體功率器件還包括位于主結(jié)上方的場板。[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):[0017]由上述方案可以看出，本實(shí)用新型所提供的半導(dǎo)體功率器件，由于主結(jié)與有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，兩者具有相同的結(jié)深和相同的摻雜濃度，且該結(jié)深和摻雜濃度均小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深和摻雜濃度，這樣一方面，主結(jié)的結(jié)深小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深，使得主結(jié)和終端結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域的深度方向電場強(qiáng)度不為O，而大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電場強(qiáng)度O，使得該位置電勢差大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電勢差，從而增加了該區(qū)域承擔(dān)的電壓，提高了器件的耐壓能力，在承受一定電壓時(shí)，可以節(jié)省器件的終端面積，進(jìn)一步能夠節(jié)省器件的生產(chǎn)成本。[0018]另一方面，主結(jié)的摻雜濃度減小，提高了一定長度耗盡區(qū)承受的壓降，從而使同等面積的主結(jié)能夠承受更大的壓降，從另一角度講，提高了器件耐壓的能力，達(dá)到了節(jié)省終端面積的目的。[0019]另外，本實(shí)用新型摒棄傳統(tǒng)的主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)在同一工藝步驟中形成，而使主結(jié)和有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，在工藝上沒有增加實(shí)現(xiàn)該方案的復(fù)雜度，就能夠達(dá)到節(jié)省終端面積，降低器件制作成本的目的。


[0020]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0021]圖1為本實(shí)用新型提供的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0022]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0023]圖3為本實(shí)用新型提供的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)與場板結(jié)合的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0024]圖4為本實(shí)用新型提供的終端結(jié)構(gòu)為結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0025]圖5為本實(shí)用新型提供的終端結(jié)構(gòu)為P+/P-場限環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0026]圖6為本實(shí)用新型提供的主結(jié)上方帶有場板的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖；[0027]圖7為本實(shí)用新型提供的仿真驗(yàn)證結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
[0028]正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域承擔(dān)的電壓有限，這種器件結(jié)構(gòu)的終端面積較大，生產(chǎn)成本高，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述現(xiàn)象是因?yàn)橹鹘Y(jié)與終端結(jié)構(gòu)在同一個(gè)工藝步驟中擴(kuò)散形成，主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，主結(jié)和終端結(jié)構(gòu)之間區(qū)域的深度方向電場強(qiáng)度為0，電勢差為0，導(dǎo)致主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域承擔(dān)的壓降較小，為提高器件耐壓能力，需要增加芯片的終端結(jié)構(gòu)的面積，造成器件制作成本較高的現(xiàn)象。[0029]基于此，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體功率器件，用于節(jié)省終端面積，降低生產(chǎn)成本，所述半導(dǎo)體功率器件包括:有源區(qū)、終端區(qū)及位于二者之間的主結(jié)，所述終端區(qū)包括終端結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)包括基區(qū)，所述基區(qū)、主結(jié)、終端結(jié)構(gòu)的摻雜類型相同，所述主結(jié)與所述基區(qū)同時(shí)形成，所述主結(jié)的結(jié)深與所述基區(qū)的結(jié)深相同，所述主結(jié)的摻雜濃度與所述基區(qū)的摻雜濃度相同，且所述主結(jié)的結(jié)深小于所述終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深，所述主結(jié)的摻雜濃度小于所述終端結(jié)構(gòu)的摻雜濃度。[0030]由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型摒棄了傳統(tǒng)的將主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)在同一工藝步驟中形成，而使主結(jié)和有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，從而主結(jié)與基區(qū)具有相同的結(jié)深和相同的摻雜濃度，且該結(jié)深和摻雜濃度均小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深和摻雜濃度，主結(jié)和終端結(jié)構(gòu)之間區(qū)域的深度方向電場強(qiáng)度不為0，從而該區(qū)域承擔(dān)的電壓得到增加，提高了器件的耐壓能力，節(jié)省了器件的終端面積；另一方面，主結(jié)的摻雜濃度減小，一定長度耗盡區(qū)承受的壓降也提高了，從而提高了器件的耐壓能力，達(dá)到了節(jié)省終端面積的目的。[0031]以上是本申請的核心思想，下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù) 方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。[0032]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。[0033]下面通過幾個(gè)實(shí)施例具體描述。[0034]實(shí)施例一[0035]本實(shí)施例中提供了一種半導(dǎo)體功率器件，有源區(qū)、終端區(qū)及位于二者之間的主結(jié)，所述終端區(qū)包括終端結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)包括基區(qū)，所述基區(qū)、主結(jié)、終端結(jié)構(gòu)的摻雜類型相同，本實(shí)施例中優(yōu)選為P型重?fù)诫s，本實(shí)施例中所述的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示，主結(jié)105與有源區(qū)的基區(qū)103同時(shí)形成，即主結(jié)105的結(jié)深與基區(qū)103的結(jié)深相同，主結(jié)105的摻雜濃度與基區(qū)103的摻雜濃度相同，且主結(jié)105的結(jié)深小于場限環(huán)102的結(jié)深，主結(jié)105的摻雜濃度小于場限環(huán)102的摻雜濃度。[0036]本實(shí)施例中，主結(jié)的結(jié)深優(yōu)選為3μπι ΙΟμ ，注入劑量優(yōu)選為lel2cnT2 5el4cnT2,而場限環(huán)的結(jié)深優(yōu)選為5 μ m 15 μ m,注入劑量優(yōu)選為IeHcnT2 5el6cnT2,其中場限環(huán)的個(gè)數(shù)在本實(shí)施例中優(yōu)選為2 30個(gè)，場限環(huán)之間的間距可以相等，也可以遞減或以其它規(guī)律變化。[0037]圖1中所示的半導(dǎo)體功率器件還包括覆蓋主結(jié)和終端區(qū)的介質(zhì)層106、漂移區(qū)107、集電極104和場截止環(huán)101。漂移區(qū)107的摻雜類型與主結(jié)和場限環(huán)的摻雜類型相反，即漂移區(qū)107為N型摻雜，場截止環(huán)101與漂移區(qū)107摻雜類型相同，但其摻雜濃度遠(yuǎn)高于漂移區(qū)的摻雜濃度，即場截止環(huán)101為N型重?fù)诫s區(qū)。所述場截止環(huán)101位于終端區(qū)的邊緣區(qū)域，場截止環(huán)的作用為:在耐壓很高導(dǎo)致場限環(huán)的耗盡區(qū)到達(dá)終端區(qū)邊緣時(shí)，保證電壓在場截止環(huán)處截止，防止半導(dǎo)體功率器件終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的耐壓失效，對(duì)半導(dǎo)體功率器件起保護(hù)作用。[0038]所述介質(zhì)層106可以是單層結(jié)構(gòu)也可以是疊層結(jié)構(gòu)，當(dāng)介質(zhì)層106為單層結(jié)構(gòu)時(shí)，其材料為氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅，當(dāng)介質(zhì)層106為疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，所述介質(zhì)層106可以是氮化硅層、氧化硅層、氮氧化硅層中的至少兩層組成的疊層。本實(shí)施例中介質(zhì)層106優(yōu)選為氧化硅層。[0039]N型漂移區(qū)107的背面通過離子注入或擴(kuò)散形成P型集電極104。[0040]終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)的半導(dǎo)體功率器件的耗盡方式為:集電極104相對(duì)于有源區(qū)上引出的電極(圖中未顯示)加正壓并且電壓不斷加大，這時(shí)耗盡區(qū)會(huì)首先在主結(jié)105形成，當(dāng)主結(jié)上的反偏電壓上升，會(huì)使器件的邊緣電場增強(qiáng)，邊緣電場達(dá)到臨界電場時(shí)，主結(jié)便出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。本實(shí)施例中可通過合理選擇主結(jié)105與第一場限環(huán)102之間的距離，使得主結(jié)105在發(fā)生雪崩擊穿前，主結(jié)105的耗盡區(qū)與第一場限環(huán)102的耗盡區(qū)穿通，從而使第一場限環(huán)為主結(jié)分壓，外加電壓繼續(xù)上升則第一場限環(huán)102的耗盡區(qū)與第二場限環(huán)的耗盡區(qū)穿通，從而外加的電壓由第一、第二場限環(huán)和主結(jié)共同來承擔(dān)，以此類推。[0041]外加的電壓由場限環(huán)來承擔(dān)，主結(jié)電場增加就會(huì)得到控制，從而阻止了由于電場過高而出現(xiàn)的主結(jié)擊穿。同時(shí)由于場限環(huán)的存在可有效抑制主結(jié)邊緣曲率效應(yīng)引起的電場集中，從而提高器件的耐壓能力，對(duì)有源區(qū)起到保護(hù)作用。[0042]現(xiàn)有技術(shù)中，作為過渡結(jié)構(gòu)的主結(jié)與場限環(huán)在同一個(gè)工藝步驟中形成，因此二者具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，且該結(jié)深大于有源區(qū)的基區(qū)的結(jié)深，該摻雜濃度大于基區(qū)的摻雜濃度，具體如圖2所示，圖2為現(xiàn)有的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖，其中，201為場截止環(huán)，202為浮空場限環(huán)(此處以2個(gè)場限環(huán)為例進(jìn)行描述)，203為有源區(qū)的基區(qū)，205為主結(jié)。主結(jié)205與浮空場限環(huán)202同步形成，因此主結(jié)與場限環(huán)具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，且該結(jié)深與摻雜濃度均大于有源區(qū)的基區(qū)203的結(jié)深和摻雜濃度。[0043]本實(shí)施例中摒棄了傳統(tǒng)的將主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)在同一工藝步驟中形成，而是將主結(jié)與有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，因此兩者具有相同的結(jié)深和相同的摻雜濃度，且該結(jié)深和摻雜濃度均小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深和摻雜濃度。[0044]這樣一方面，主結(jié)的結(jié)深小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深，使得主結(jié)和場限環(huán)之間的區(qū)域(即圖1中的108)的深度方向的電場強(qiáng)度(即圖1中的Ey)不為0，而現(xiàn)有技術(shù)中，由于主結(jié)與場限環(huán)的結(jié)深相同，主結(jié)與場限環(huán)之間的Ey為0，因此本實(shí)用新型中的Ey大于現(xiàn)有技術(shù)中的Ey，使得主結(jié)和場限環(huán)之間的區(qū)域108的電勢差大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電勢差，從而增加了該區(qū)域承擔(dān)的電壓，提高了器件的耐壓能力，在承受一定電壓時(shí)，可以節(jié)省器件的終端面積，進(jìn)一步能夠節(jié)省器件的生產(chǎn)成本。[0045]另一方面，主結(jié)的摻雜濃度減小，提高了一定長度耗盡區(qū)承受的壓降，其原理為，I F 二 f已知一定長度的耗盡區(qū)所承受的壓降Ζ =Em為耗盡區(qū)的最大電場，一般情況下，Effl隨半導(dǎo)體摻雜濃度的變化不大，ε s為介電常數(shù)，q為電荷電量也為常數(shù)，這樣一定長度的耗盡區(qū)所承受的壓降V與摻雜濃度Na成反比例關(guān)系，當(dāng)摻雜濃度減小后，一定長度的耗盡區(qū)所承受的壓降增加，從而使同等面積的主結(jié)能夠承受更大的壓降，從另一角度講，提高了器件耐壓的能力，達(dá)到了節(jié)省終端面積、減少生產(chǎn)成本的目的。[0046]再一方面，主結(jié)作為有源區(qū)與終端區(qū)之間的過渡區(qū)域，對(duì)保證器件耐壓和器件整體的可靠性起著至關(guān)重要的作用，主結(jié)的結(jié)深和摻雜濃度與基區(qū)相同，也即與有源區(qū)有更大的相似性，從而具有更好的過渡作用。[0047]另外，本實(shí)用新型摒棄傳統(tǒng)的主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)在同一工藝步驟中形成，而使主結(jié)和有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，無需增加實(shí)現(xiàn)方案的工藝復(fù)雜度，就能夠達(dá)到節(jié)省終端面積、降低生產(chǎn)成本的目的，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中其他降低芯片面積的方案，本實(shí)用新型更加容易實(shí)現(xiàn)。[0048]實(shí)施例二[0049]本實(shí)施例與上一實(shí)施例不同的是，半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)與場板結(jié)合的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在每個(gè)場限環(huán)302的上面覆蓋階梯狀的場板結(jié)構(gòu)309，其材料可以為金屬也可以為多晶娃。[0050]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率器件的耗盡方式與圖1所示的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)的耗盡方式類似:集電極相對(duì)于有源區(qū)引出的電極(圖中未顯示)加正壓并且電壓不斷加大，這時(shí)耗盡區(qū)會(huì)首先在主結(jié)305形成，本實(shí)施例中通過合理選擇主結(jié)305與第一場限環(huán)302之間的距離，使得主結(jié)305發(fā)生雪崩擊穿前，主結(jié)305的耗盡區(qū)與第一場限環(huán)302的耗盡區(qū)穿通，從而使第一場限環(huán)為主結(jié)分壓，以此類推，合理選擇第一場限環(huán)與第二場限環(huán)之間的距離，在第一個(gè)場限環(huán)302發(fā)生雪崩擊穿之前，使第一個(gè)場限環(huán)的耗盡區(qū)與第二個(gè)場限環(huán)的耗盡區(qū)穿通，第二個(gè)場限環(huán)同樣為主結(jié)分壓，從而使電壓分配在更長的一段距離內(nèi)，阻止了由于電壓過高而出現(xiàn)的主結(jié)擊穿現(xiàn)象，同時(shí)由于場限環(huán)的存在可有效抑制主結(jié)邊緣曲率效應(yīng)引起的電場集中，從而提高器件的耐壓能力，對(duì)有源區(qū)起到保護(hù)作用。[0051]本實(shí)施例與上一實(shí)施例相同的是，主結(jié)305與有源區(qū)的基區(qū)303同時(shí)形成，兩者具有相同的結(jié)深和相同的摻雜濃度，且該結(jié)深和摻雜濃度均小于場限環(huán)302的結(jié)深和摻雜濃度。從而能夠提高器件的耐壓能力，在承受一定電壓時(shí)，可以節(jié)省器件的終端面積，降低器件的生產(chǎn)成本。[0052]但本實(shí)施例與上一實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例中在場限環(huán)的上方增加了場板結(jié)構(gòu)，場板309對(duì)其下方電場的屏蔽作用能有效降低各個(gè)場限環(huán)處的峰值電場，使場限環(huán)不容易被擊穿，從而進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的耐壓能力。[0053]實(shí)施例三[0054]本實(shí)施例提供了另一種半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)，與上面兩個(gè)實(shí)施例不同的是，半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)為結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)。如圖4所示為終端結(jié)構(gòu)為結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件剖面圖，主結(jié)405和基區(qū)403具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，且主結(jié)的結(jié)深小于結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)402的結(jié)深，也即結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的最大結(jié)深，主結(jié)的摻雜濃度小于結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的摻雜濃度。[0055]本實(shí)施例中，結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)402的結(jié)深優(yōu)選為5μπι 15 μ m，注入劑量優(yōu)選為lel3cm_2 5el5cm_2，結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)402的寬度優(yōu)選為100 μ m 1500 μ m,以上范圍均包括端點(diǎn)值。所述結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)402的寬度為結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)從主結(jié)指向場截止環(huán)方向的尺寸，如圖4中L所表示。[0056]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率器件的耗盡方式與圖1所示的終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)的耗盡方式類似，即集電極相對(duì)于有源區(qū)引出的電極(圖中未顯示)加正壓并且電壓不斷加大，這時(shí)耗盡區(qū)會(huì)首先在主結(jié)405形成，由于結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的存在，使得主結(jié)405發(fā)生雪崩擊穿前，主結(jié)405的耗盡區(qū)與結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)402的耗盡區(qū)穿通，從而使結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)為主結(jié)分壓，起到保護(hù)主結(jié)的作用。[0057]可見，本實(shí)用新型并不限定半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)的具體形式，能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型方案的半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0058]本實(shí)施例中，主結(jié)與有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，主結(jié)與基區(qū)的結(jié)深及摻雜濃度相同，且小于結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的結(jié)深和摻雜濃度，一方面，主結(jié)的結(jié)深小于結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的結(jié)深，使得兩者之間的區(qū)域承擔(dān)電壓增加；另一方面主結(jié)的摻雜濃度減小，提高了一定長度耗盡區(qū)承受的壓降，兩方面均提高了器件的耐壓能力，從而使器件承受一定電壓時(shí)，器件面積能夠減小，降低了器件的生產(chǎn)成本。[0059]實(shí)施例四[0060]本實(shí)用新型并不限定半導(dǎo)體功率器件的終端結(jié)構(gòu)的具體形式，本實(shí)用新型還包括終端結(jié)構(gòu)為P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)、P+/N場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)和P+/P-/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)等的半導(dǎo)體功率器件。為方便理解，本實(shí)施例以P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行詳細(xì)描述，具體參見圖5。[0061]與實(shí)施例一、實(shí)施例二不同的是，本實(shí)施例中的場限環(huán)為P+/P-型場限環(huán)502，所述P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)包括P-阱區(qū)5021和P+阱區(qū)5022，所述P-阱區(qū)5021為P型輕摻雜，所述P+阱區(qū)5022為P型重?fù)诫s，場限環(huán)502通過P-阱區(qū)5021降低芯片面積，同時(shí)為了防止P-阱區(qū)5021發(fā)生穿通造成器件耐壓的失效，后續(xù)的工藝中在P-阱區(qū)內(nèi)通過高劑量注入形成一個(gè)淺的防穿通的P+阱區(qū)5022，從而降低芯片的面積。[0062]本實(shí)施例中，有源區(qū)的基區(qū)503與主結(jié)505在同一個(gè)工藝步驟中形成，具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，且主結(jié)505的結(jié)深小于P+/P-型場限環(huán)502的P型輕摻雜區(qū)的結(jié)深，主結(jié)505的摻雜濃度小于P型重?fù)诫s區(qū)的摻雜濃度。而本實(shí)施例中，主結(jié)的結(jié)深小于P+/P-型場限環(huán)的結(jié)深，主結(jié)的摻雜濃度也降低，從而在上述P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高器件的耐壓能力，進(jìn)一步降低了芯片的終端面積，降低了器件的生產(chǎn)成本。[0063]本實(shí)施例優(yōu)選以P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行簡單描述，其他P+/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)和P+/P-/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)等的半導(dǎo)體功率器件，與本實(shí)施例中P+/P-型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件相似，所述P+/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)為N型摻雜區(qū)包圍P型重?fù)诫s區(qū)，所述P+/P-/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)為N型摻雜區(qū)包圍P型輕摻雜區(qū)，P型輕摻雜區(qū)包圍P型重?fù)诫s區(qū)。[0064]其他P+/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)和P+/P-/N型場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)等的半導(dǎo)體功率器件，也是通過改變場限環(huán)內(nèi)部摻雜分布或外部摻雜分布來實(shí)現(xiàn)降低芯片面積的目的，在此基礎(chǔ)上，將主結(jié)與有源區(qū)的基區(qū)在同一個(gè)工藝步驟中形成，而使主結(jié)與有源區(qū)的基區(qū)具有相同的結(jié)深和摻雜濃度，且該結(jié)深小于場限環(huán)的結(jié)深，該摻雜濃度小于與場限環(huán)同時(shí)形成時(shí)的摻雜濃度，因此可以進(jìn)一步提高器件的耐壓能力，節(jié)省器件的終端面積，從而進(jìn)一步降低半導(dǎo)體功率器件的生產(chǎn)成本。[0065]實(shí)施例五[0066]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體功率器件還包括位于主結(jié)上方的場板，所述半導(dǎo)體功率器件包括但不限于上述各實(shí)施例中的半導(dǎo)體功率器件。本實(shí)施例中優(yōu)選的是終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件，具體可參見圖6，場板610位于所述主結(jié)的上方。[0067]半導(dǎo)體功率器件在結(jié)構(gòu)上還包括位于主結(jié)與終端區(qū)上方的二氧化硅介質(zhì)層，阻擋空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入到半導(dǎo)體襯底內(nèi)，污染半導(dǎo)體襯底，但在二氧化娃層中，一般存在著一定數(shù)量的正電荷，這種表面電荷將吸引或者排斥半導(dǎo)體襯底內(nèi)的載流子，從而在表面形成一定的空間電荷區(qū)，在器件的終端區(qū)，氧化層中的正電荷會(huì)在表面感應(yīng)出負(fù)電荷，從而使得表面層中的勢壘寬度變窄，增加表面電場，使主結(jié)的擊穿電壓下降。[0068]而本實(shí)施例中，在主結(jié)的上方增加場板結(jié)構(gòu)，一方面，場板610可有效屏蔽氧化層中各類電荷對(duì)主結(jié)605的較大影響，從而提高主結(jié)的擊穿電壓，保護(hù)主結(jié)，使主結(jié)不容易被擊穿，提高了器件的耐壓能力，也即在承受一定電壓時(shí)，節(jié)省了器件的終端面積，降低了器件的生產(chǎn)成本。[0069]另一方面，主結(jié)605上方增加的場板610能夠避免出現(xiàn)因各場限環(huán)之間的距離選擇不當(dāng)造成的電場集中的現(xiàn)象，即降低主結(jié)位置的峰值電場，同樣提高了對(duì)主結(jié)的保護(hù)，從而提高了器件的耐壓能力。[0070]為能更清楚的顯示本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)，提供本實(shí)用新型的仿真驗(yàn)證結(jié)果，如圖7所示，在仿真過程中，選擇的是終端結(jié)構(gòu)為場限環(huán)的半導(dǎo)體功率器件，包括一個(gè)主結(jié)，四級(jí)場限環(huán)及有源區(qū)基區(qū)等其他結(jié)構(gòu)。設(shè)D為主結(jié)的結(jié)深，d為場限環(huán)的結(jié)深。保證仿真的三種終端結(jié)構(gòu)的場限環(huán)的結(jié)深d不變，改變主結(jié)的結(jié)深D，分為D>d，D=d，D〈d三種情況進(jìn)行仿真模擬。[0071]圖7中給出的是三種情況下器件終端區(qū)所能承受的最大耐壓比較圖，其中圖7的橫軸表示沿有源區(qū)到場限環(huán)方向的距離，縱軸表示的是半導(dǎo)體功率器件的耐壓值，圖7中已標(biāo)示出的為主結(jié)與第一場限環(huán)之間的距離a、第一場限環(huán)與第二場限環(huán)之間的距離b、第二場限環(huán)與第三場限環(huán)之間的距離C。三條曲線的意義分別為:曲線A表示在主結(jié)的結(jié)深D小于場限環(huán)的結(jié)深山即D〈d的情況下，器件的主結(jié)和場限環(huán)承受最大耐壓曲線；曲線B表示在主結(jié)的結(jié)深D等于場限環(huán)的結(jié)深d，即D=d的情況下，器件的主結(jié)和場限環(huán)承受最大耐壓曲線；曲線C表示當(dāng)主結(jié)的結(jié)深D大于場限環(huán)的結(jié)深d，即D>d的情況下，器件的主結(jié)和場限環(huán)承受最大耐壓曲線。[0072]從圖中可以看出，明顯地曲線A的耐壓值是三者之中最大的，也就是說當(dāng)主結(jié)的結(jié)深D小于場限環(huán)的結(jié)深d，也即D〈d時(shí)，器件的耐壓能力是最大的，也即驗(yàn)證了本實(shí)用新型的方案。[0073]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，包括: 有源區(qū)、終端區(qū)及位于二者之間的主結(jié)，所述終端區(qū)包括終端結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)包括基區(qū)，所述基區(qū)、主結(jié)、終端結(jié)構(gòu)的摻雜類型相同，所述主結(jié)與所述有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，所述主結(jié)的結(jié)深與所述基區(qū)的結(jié)深相同，且所述主結(jié)的結(jié)深小于所述終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述主結(jié)的結(jié)深為3μπι 10 μ m,包括端點(diǎn)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述終端結(jié)構(gòu)包括場限環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述終端結(jié)構(gòu)包括場限環(huán)和位于所述場限環(huán)上方的場板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述場限環(huán)的結(jié)深為5 μ m ~ 15 μ m,包括端點(diǎn)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述終端結(jié)構(gòu)包括結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)，所述結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的結(jié)深為5 μ m 15 μ m,所述結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的寬度為100 μ m 1500 μ m，包括端點(diǎn)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或6所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述終端結(jié)構(gòu)還包括位于終端區(qū)邊緣區(qū)域的場截止環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4或6所述的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體功率器件還包括位于主結(jié)上方的場板。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種半導(dǎo)體功率器件，包括有源區(qū)、終端區(qū)及位于二者之間的主結(jié)，所述終端區(qū)包括終端結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)包括基區(qū)，所述基區(qū)、主結(jié)、終端結(jié)構(gòu)的摻雜類型相同，所述主結(jié)與所述有源區(qū)的基區(qū)同時(shí)形成，所述主結(jié)的結(jié)深與所述基區(qū)的結(jié)深相同，所述主結(jié)的摻雜濃度與所述基區(qū)的摻雜濃度相同，且所述主結(jié)的結(jié)深小于所述終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深，所述主結(jié)的摻雜濃度小于所述終端結(jié)構(gòu)的摻雜濃度。主結(jié)的結(jié)深小于終端結(jié)構(gòu)的結(jié)深，使主結(jié)與終端結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域能夠承受的壓降增加，主結(jié)的摻雜濃度降低，能夠提高一定長度耗盡區(qū)承受的壓降，這兩個(gè)方面均能夠提高器件的耐壓能力，進(jìn)而減小半導(dǎo)體功率器件的終端面積，降低了器件的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L29/36GK203026509SQ20122065204
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者褚為利, 朱陽軍, 田曉麗, 盧爍今, 陸江 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所, 江蘇中科君芯科技有限公司, 江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心