[發明專利]具有新型結構的高壓(HV)器件端接及其制備方法

有效

• 申請號: 201210244919.6
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102891169A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 李亦衡;馬督兒·博德;丁永平;金鐘五;安荷·叭剌
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術領域

本發明主要關于半導體功率器件。更確切的說，本發明是關于用于高壓（HV）器件的新型改良型邊緣終接的結構及制備方法，以便增強可靠性，減少終接區所占的面積，同時保持高擊穿電壓。

背景技術

終接區中傳統的浮動保護環不足以承受高壓（HV）器件的高擊穿電壓，如圖1所示，高壓（HV）器件具有重摻雜的N區110（例如摻雜濃度達1016摻雜物/cm3），在襯底105的頂面以下2至5微米的深度。重摻雜區110中的N-電荷過高，浮動保護環為植入在重摻雜N區中的P型摻雜區，為了承受終接區中較高的擊穿電壓，浮動保護環需要電荷補償。傳統的邊緣終接帶有氧化物內襯溝槽中的電壓降，并不能有效解決由于這種邊緣終接僅可以承受高達100伏的擊穿電壓而造成的問題。100伏以下的擊穿電壓是由于溝槽下方的顯著的場擁擠效應而引起的。當需要較高的電壓運行時，邊緣終接處的低擊穿電壓會限制高壓（HV）器件的應用。

因此，在功率半導體器件設計和制備領域中，有必要提出一種新型改良的邊緣終接，從而解決上述難題與局限。

發明內容

因此，本發明的一個方面在于，提出了一種新型、改良的邊緣端接結構，以降低在器件邊緣終接區中的電場擁擠效應，并且提出了一種對表面電荷較不敏感，表面電場較低的緊湊的終接。它的形成是通過在重摻雜區中形成多個終接溝槽，并且在重摻雜區中終接溝槽的底部形成摻雜區，作為邊緣終接的掩埋保護環。

確切地說，本發明的一個方面在于，提出了一種半導體功率器件的新型改良型邊緣終接結構，通過在邊緣終接區中開啟的多個終接溝槽附近的區域下方或周圍，形成多個掩埋的保護環。理論上，浮動保護環的夾斷限制兩個溝槽之間的每個臺面結構上的電壓降。因此，本發明的一個重要方面在于，設計兩個溝槽之間的臺面結構的寬度以及間距的增量，獲得適宜高壓器件應用的擊穿電壓，而掩埋的保護環對于表面電荷不敏感。

本發明的另一個方面在于，提出了一種半導體功率器件的新型改良型邊緣終接結構，通過在交替溝槽的側壁附近和底部，形成多個終接溝槽和保護環，從而克服當臺面結構輕摻雜時，相鄰保護環短接的電勢問題。每兩個保護環形成在兩個終接溝槽底部，保護環摻雜區沒有包圍中間的終接溝槽。不帶保護環摻雜區的終接溝槽，不具有沿側壁的P-區，因此能夠承受掩埋的保護環夾斷所限制的高擊穿電壓。

本發明的一個較佳實施例主要提出了一種沉積設置在半導體襯底中的半導體功率器件，該半導體功率器件具有一個有源晶胞器件元區和一個邊緣終接區。邊緣終接區包含多個終接溝槽，終接溝槽內襯一個絕緣層，并用柵極材料填充。邊緣終接還包括多個掩埋的保護環，作為半導體襯底中的摻雜區，位于終接溝槽附近。在本發明的一個實施例中，多個掩埋的保護環作為半導體襯底中的摻雜區，位于終接溝槽的底面下方。在另一個實施例中，多個掩埋的保護環作為半導體襯底中的摻雜區，位于終接溝槽的底面下方以及下部周圍。在另一個實施例中，多個掩埋的保護環作為半導體襯底中的摻雜區，位于終接溝槽的底面下方以及終接溝槽的側壁附近，其中掩埋的保護環沉積設置在交替的終接溝槽附近，每兩個保護環都被中間終接溝槽分開，下方沒有掩埋的保護環。

閱讀以下較佳實施例的詳細說明并參照多種附圖后，本發明的這樣和那樣的特點和優勢，對于本領域的技術人員而言，無疑是顯而易見的。

附圖說明

圖1表示HV器件結構傳統的邊緣終接結構的剖面圖。

圖2A表示本發明所述的用于高壓（HV）器件，帶有掩埋保護環的邊緣終接結構的剖面圖。

圖2B表示帶有掩埋保護環的邊緣終接的一種可選結構的剖面圖，其中溝槽多晶硅電極不是浮動的，而是連接到相鄰的外圍臺面結構P區。

圖3表示本發明的一個可選實施例，與另一種可選結構一同制備的帶有掩埋保護環的另一種邊緣終接結構的剖面圖。

圖4A-4N表示用于圖2所示類型的帶有掩埋保護環的邊緣終接的制備工藝的剖面圖。

圖5A-5I表示用于圖2所示類型的帶有掩埋保護環的邊緣終接的另一種制備工藝的剖面圖。

具體實施方式