[實用新型]一種半導體器件

有效

• 申請號: 201220497900.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN202948930U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 褚為利;朱陽軍;吳振興;盧爍今;田曉麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本實用新型涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種半導體器件。?

背景技術

高壓功率半導體器件，如Trench?MOS（溝槽半導體場效應管）、VDMOS（垂直雙擴散金屬-氧化物半導體場效應晶體管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等，由于其工作頻率高、開關速度快、控制效率高等特點，在電力電子領域得到越來越廣泛的應用。功率半導體器件最主要的特點之一是其阻斷高壓的能力。根據應用場合的不同，其擊穿電壓的范圍可以從用于電源的25V以下到用于電力傳輸和分配的6.5kV以上。?

器件阻斷高壓的能力主要取決于器件結構中特定PN結deep?well（深阱）的反偏擊穿電壓。在功率半導體器件中，受PN結彎曲或PN結終止處表面非理想因素的影響，反偏擊穿電壓受限于發生在表面附近或結彎曲處局部區域相對于體內平行平面結提前出現的擊穿現象。終端保護結構就是為了減小局部電場、提高表面擊穿電壓及可靠性、使器件實際擊穿電壓更接近平行平面結理想值而設計的特殊結構。?

現有技術中的終端結構的設計是在器件邊緣設置與主結一起擴散形成的場限環（Field?Limiting?Ring，簡稱FLR），其結構如圖1所示，包括本體層100、位于本體層100表面內的場截止環101、場限環102、主結103、覆蓋在主結103和場限環102表面上的絕緣介質層104、位于本體層100背面的集電極105、覆蓋在主結103表面上的電極106。由于主結103與場限環102同時形成，所以二者具有相同的摻雜類型、摻雜濃度及結深。在這種結構中，影響擊穿電壓大小的參數包括：場限環102的間距、結深、環的寬度及環的個數等，通過選取適當的參數，使得主結與環結的電場強度同時達到臨界擊穿電場，則可以獲?得最高的擊穿電壓。?

但是，在長期應用過程中發現，現有技術中的場限環終端結構的耐壓能力仍不能滿足逐漸提高的器件耐壓需求。?

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種半導體器件，以達到降低主結處峰值電場，提高半導體器件耐壓性的目的。?

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：?

一種半導體器件，包括：?

基底，所述基底包括本體層；?

位于所述本體層表面內的主結和場限環，所述主結的深度大于所述場限環的深度。?

優選的，所述主結和場限環是在不同的光刻步驟中形成的。?

優選的，所述主結的深度比所述場限環的深度大2~10μm。?

優選的，所述主結和場限環的摻雜類型相同。?

優選的，所述主結的摻雜濃度大于、小于或等于場限環的摻雜濃度。?

優選的，所述場限環摻雜類型與本體層的摻雜類型相反。?

優選的，以上任一優選方案所述的半導體器件還包括，位于所述半導體器件邊緣的場截止環，所述場限環位于所述半導體器件的主結和所述場截止環之間。?

優選的，以上所述的半導體器件還包括：覆蓋在所述場限環表面和主結表面上的絕緣介質層；覆蓋在所述場限環表面和絕緣介質層表面上的場板，所述場板與所述場限環電性相連；覆蓋在所述主結表面上的電極，所述電極與所述主結電性相連。?

優選的，所述場板的材料為金屬或多晶硅。?

優選的，以上所述的半導體器件還包括，位于所述本體層背面的集電極。?

與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點：?

現有技術中，由于PN結的底部是一個平面（以下將該平面稱為平面結），側面近似為1/4圓柱曲面（以下將該圓柱曲面簡稱為柱面結），而柱面結會引起電場的集中，使得柱面結的電場比平面結的電場強度大，導致擊穿比較容易發生在柱面結區域，即柱面結區域為主結最薄弱區域。?

本實用新型提供的半導體器件通過在不同的光刻步驟下，先后形成主結和場限環，并使主結結深大于場限環結深，從而使主結處柱面結的邊緣曲率較現有技術中減小，更接近平面結，這也就使柱面結處的能夠承受的電場強度變大，進而使主結處所能承受的電場強度增大，也就是說本實用新型的技術方案降低了主結處的峰值電場，最終提高了器件的耐壓性。?

并且，現有技術中，由于在絕緣介質層中，一般含有一定數量的正電荷，當終端承受反向耐壓時，絕緣介質層中電場的方向從場截止環指向主結，所以介質層中的正電荷會向靠近主結的位置集中，使主結處的電場強度較場限環處的大，導致擊穿比較容易發生在主結區域，即主結區域為氧化層電荷的敏感區域。?