[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210370720.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN103715232A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚為利;朱陽軍;田曉麗;吳振興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/739;H01L23/58
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件的終端技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端及其制備方法。

背景技術(shù)

優(yōu)良的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)是功率器件，諸如功率二極管、功率MOS管、IGBT等，實(shí)現(xiàn)預(yù)定耐壓的重要保障。在保證耐壓的基礎(chǔ)上，降低器件終端區(qū)域的面積是減低器件成本的有效措施。較早出現(xiàn)的終端結(jié)構(gòu)是場限環(huán)（FLR），后有將場限環(huán)（FLR）和場板（FLR）結(jié)合的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)終端延伸技術(shù)（JTE）的終端結(jié)構(gòu)。

專利US5949124-A所提出的終端結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該專利提出一種溝槽的終端結(jié)構(gòu)，但沒有明確提出該種終端結(jié)構(gòu)所適用的功率器件的柵極結(jié)構(gòu)。具體實(shí)現(xiàn)：在距離主結(jié)12Pwell?0.5-100um的半導(dǎo)體表面，通過濕法刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕等方法形成縱向深度0.1-10um的溝槽14；溝槽14表面通過化學(xué)氣相淀積等方法，淀積一層導(dǎo)電層16，導(dǎo)電層16與電極17是隔離的，該導(dǎo)電層16可以為摻雜類型與襯底11相反的半導(dǎo)體材料，也可以為Al或者其它類型的金屬。這種終端結(jié)構(gòu)，可使得器件承受耐壓時(shí)耗盡層向外延伸，具體見圖中的虛線，耐壓范圍可達(dá)到300V-2500V。

專利US5949124-A所提出的應(yīng)用于平面結(jié)構(gòu)的溝槽終端結(jié)構(gòu)，需要額外的步驟去形成終端所需要的溝槽，與平面結(jié)構(gòu)的制作過程兼容性不強(qiáng)。專利US5949124-A所提出的終端結(jié)構(gòu)是利用導(dǎo)電材料對(duì)電場的屏蔽作用完成電場向芯片外延延伸，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)預(yù)期耐壓的目的；但是在圖1中所示的A位置與B位置處，有強(qiáng)烈的電場集中現(xiàn)象，擊穿非常容易發(fā)生，因此雖然該發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定耐壓，但是器件的可靠性卻不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的用于半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端及其制備方法，解決了現(xiàn)有溝槽式終端存在的可靠性不高的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端，該終端包含至少一個(gè)溝槽，所述溝槽位于終端器件襯底內(nèi)，終端表面由里及外覆蓋有絕緣層和多晶硅，在所述終端的溝槽的端口和底部的周圍具有P型區(qū)，該P(yáng)型區(qū)與襯底的摻雜類型相反。

進(jìn)一步地，所述溝槽內(nèi)還填充有鈍化物。

進(jìn)一步地，在所述溝槽的表面還具有一層導(dǎo)電層。

進(jìn)一步地，所述溝槽式終端能用于溝槽式半導(dǎo)體功率器件，在有源區(qū)具有溝槽，在該溝槽端口的周圍形成P基區(qū)。

為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了該溝槽式終端應(yīng)用于溝槽式半導(dǎo)體功率器件的制備方法，包含：將終端的溝槽形成過程與有源區(qū)的溝槽形成過程結(jié)合，在通過濕法刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕形成有源區(qū)的溝槽的同時(shí)形成終端區(qū)的溝槽。

進(jìn)一步地，本制備方法還包含：在形成有源區(qū)溝槽端口周圍的P基區(qū)的同時(shí)，形成終端區(qū)溝槽的端口和底部的周圍的P型區(qū)。

本發(fā)明提供的用于半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端，通過在溝槽中電場強(qiáng)烈集中的位置形成起保護(hù)作用的P型區(qū)，該P(yáng)型區(qū)與襯底的摻雜類型相反，增強(qiáng)了該終端的可靠性；進(jìn)一步地，在溝槽中填充了鈍化物，降低終端對(duì)界面電荷以及雜質(zhì)離子電荷的敏感度；制備應(yīng)用于溝槽式半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端的制備方法，在通過濕法刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕形成有源區(qū)的溝槽的同時(shí)形成終端區(qū)的溝槽，節(jié)省了步驟。

附圖說明

圖1為美國專利US5949124-A所提供的終端結(jié)構(gòu)；

圖2至圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于半導(dǎo)體IGBT功率器件的溝槽式終端的制備過程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于半導(dǎo)體IGBT功率器件的溝槽式終端；

圖6和圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于半導(dǎo)體IGBT功率器件的溝槽式終端的制備方法部分步驟；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于半導(dǎo)體IGBT功率器件的溝槽式終端；

附圖標(biāo)記：

漂移區(qū)1，氧化層2，多晶硅層3，P基區(qū)4，P型區(qū)5，P型區(qū)6，填充物7，發(fā)射極8，集電區(qū)9，電極10，電極11，導(dǎo)電層12。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于半導(dǎo)體功率器件的溝槽式終端，參見圖5，適用于溝槽結(jié)構(gòu)的功率器件，例如IGBT、VDMOS或者二極管等，但不限于僅僅應(yīng)用于這些結(jié)構(gòu)，也可用在平面結(jié)構(gòu)的功率器件。

實(shí)施例一：