[發(fā)明專利]半導(dǎo)體功率裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110277276.0
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102810565A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林永發(fā);徐守一;吳孟韋;陳面國;石逸群
• 申請（專利權(quán)）人: 茂達電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體功率裝置，特別是涉及一種具有超級接面(Super?Junction)的半導(dǎo)體功率裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體功率裝置常應(yīng)用于電源管理的部分，例如切換式電源供應(yīng)器、計算機中心或周邊電源管理IC、背光板電源供應(yīng)器或馬達控制等等用途，其種類包含有絕緣柵雙極性晶體管(insulated?gate?bipolar?transistor，IGBT)、金氧半場效晶體管(metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor，MOSFET)與雙載子接面晶體管(bipolar?junction?transistor，BJT)等裝置。其中，由于MOSFET可節(jié)省電能而且可以提供較快的裝置切換速度，因此被廣泛地應(yīng)用各領(lǐng)域中。

在現(xiàn)有的超級接面功率晶體管裝置中，高壓裝置會被制作于一晶胞區(qū)內(nèi)，在晶胞區(qū)的周圍則環(huán)繞著一接面終端區(qū)(junction?termination?region)。通常在接面終端區(qū)內(nèi)會形成多個同心環(huán)形溝渠，層層環(huán)繞著晶胞區(qū)，當作功率晶體管的耐壓結(jié)構(gòu)，用以承受來自漏極的高壓。然而，在功率晶體管的操作過程中，現(xiàn)有技術(shù)的耐壓結(jié)構(gòu)無法持續(xù)承受來自漏極的高壓，因此會造成裝置電性的崩潰，使得功率晶體管的效能減損。因此，有必要提出一種能夠承受高壓的耐壓結(jié)構(gòu)，用以增進功率裝置的可靠度用以及耐壓能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體功率裝置，能夠提升半導(dǎo)體功率裝置的耐壓能力。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率裝置，包含有一具有第一導(dǎo)電型的基材，一具有第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層，位于基材上，一具有第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層，位于第一半導(dǎo)體層上，一具有第二導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體層，位于第二半導(dǎo)體層上。至少一凹入式外延結(jié)構(gòu)(recessed?epitaxial?structure)，其具有第一導(dǎo)電型，嵌入于第三半導(dǎo)體層中，其中凹入式外延結(jié)構(gòu)位于一晶胞區(qū)域(cell?region)內(nèi)，而且其結(jié)構(gòu)可以是一柱狀結(jié)構(gòu)或條狀結(jié)構(gòu)，但不限于此。一第一垂直摻雜區(qū)，其具有第一導(dǎo)電型，位于第三半導(dǎo)體層中，而且第一垂直摻雜區(qū)包圍凹入式外延結(jié)構(gòu)。一源極導(dǎo)體，設(shè)于凹入式外延結(jié)構(gòu)上，以及一溝渠絕緣結(jié)構(gòu)，位于一包圍晶胞區(qū)域的接面終端區(qū)域(junction?termination?region)內(nèi)，其中溝渠絕緣結(jié)構(gòu)包括一溝渠、一第一絕緣層，設(shè)于溝渠的內(nèi)壁上，以及一導(dǎo)電層，填入溝渠中，其中源極導(dǎo)體電連接導(dǎo)電層。

本發(fā)明還提供一種功率半導(dǎo)體裝置，包含有一具有第一導(dǎo)電型的基材，一介電層，位于基材上，一具有第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，位于介電層上，一具有第二導(dǎo)電型的飄移層，位于半導(dǎo)體層上。至少一凹入式外延結(jié)構(gòu)，其具有第一導(dǎo)電型，嵌入于飄移層中，其中凹入式外延結(jié)構(gòu)位于一晶胞區(qū)域內(nèi)。一垂直摻雜區(qū)，其具有第一導(dǎo)電型，位于飄移層中，而且垂直摻雜區(qū)包圍凹入式外延結(jié)構(gòu)。一源極導(dǎo)體，設(shè)于凹入式外延結(jié)構(gòu)上。以及一溝渠絕緣結(jié)構(gòu)，位于一包圍晶胞區(qū)域的接面終端區(qū)域內(nèi)，其中溝渠絕緣結(jié)構(gòu)包括一溝渠、一絕緣層，設(shè)于溝渠的內(nèi)壁上，用以及一導(dǎo)電層，填入溝渠中，其中源極導(dǎo)體電連接導(dǎo)電層。

本發(fā)明提供一絕緣層，其位于接面終端區(qū)域內(nèi)的溝渠絕緣結(jié)構(gòu)中，絕緣層可以有效提升半導(dǎo)體功率裝置的耐壓能力，避免功率裝置電性的崩潰，進一步地增加功率裝置的可靠性。

附圖說明

圖1到圖17是半導(dǎo)體功率裝置制作方法示意圖。

圖18是半導(dǎo)體功率裝置剖面示意圖。

圖19是半導(dǎo)體功率裝置剖面示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

100???半導(dǎo)體功率晶體管????????120???基材

140???超級接面功率晶體管區(qū)????140a??晶胞區(qū)域

140b??接面終端區(qū)??????????????160???周邊晶體管區(qū)

170???介電層??????????????????180???第一半導(dǎo)體層

200???第二半導(dǎo)體層????????????220???第三半導(dǎo)體層

240???硬掩模層????????????????240a??上層硬掩模層

240b??下層硬掩模層????????????250???外延層

260???溝渠????????????????????270???摻質(zhì)來源層

280???凹入式外延結(jié)構(gòu)??????????290???第一垂直摻雜區(qū)