[實用新型]具有終端保護結構的半導體功率器件

有效

• 申請號: 201220742195.3
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203038927U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 林敏之;陳偉
• 申請（專利權）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;劉世杰

技術領域

本實用新型涉及半導體設備，更具體地，是一種具有終端保護結構的半導體功率器件。

背景技術

通常，如圖1所示，半導體功率器件包括有源區11(即元胞區)和終端保護區12。其中，有源區為功率器件的工作區域。以N溝道MOS器件為例，有源區是在硅襯底上形成外延層，并在外延層上進一步形成P阱區。其中，硅襯底為N+區域，工作時底部接高電位，外延層為N-區域。終端保護區用于確保各有源區在劃片之后，降低表面電場強度，防止器件的邊緣擊穿。這是因為，在通常的有源區劃片之后，位于芯片邊緣的側面(即劃片區)與底部等電位，所以，在最邊緣區域，如果不加任何動作，就需在橫向承擔很高的電壓。因此，將芯片的最側面延長，形成終端保護區，成為業界的常規做法。

終端保護區具有多種結構設置。例如，在常用的手段中，終端保護區內可增加一個或多個P阱，形成保護環或分壓環。同時，在現有的工藝中，為防止在終端保護區的最邊緣部分表面的N-區域反型產生寄生的三極管，還可在終端的最邊緣部分注入一個N阱，形成截止環結構。然而，在現有的終端保護結構中，整個終端耐壓區的尺寸都比較大，其長度通常遠大于有源區外延層的厚度，這會占用不少芯片面積，提升了制造成本。

因此，需要一種具有新型終端保護結構的半導體功率器件。

實用新型內容

本實用新型的目的，在于解決現有的半導體功率器件中因出于耐壓能力考慮而導致的終端保護區長度過長的問題，從而提出了一種創新的具有新型終端保護結構的半導體功率器件。

本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件，包括有源區以及環繞該有源區設置的終端保護區，該終端保護區具有劃片邊緣，該有源區包括第一類導電類型的襯底層、形成于該襯底層上的第一類導電類型的外延層以及形成于該外延層上的第二類導電類型的阱層，該外延層上方覆蓋有氧化層和金屬層，該氧化層和金屬層延伸到該終端保護區內，所述終端保護區包括一個填充滿絕緣材料的溝槽，該溝槽在垂直方向上緊鄰該氧化層，并延伸入該外延層內，其中，該溝槽在寬度方向上包括一個與該劃片邊緣相重疊的第一邊緣以及與該第一邊緣相對的第二邊緣。

優選地，所述溝槽的所述第二邊緣未與該有源區相接觸。

優選地，所述溝槽的所述第二邊緣緊貼該有源區。

優選地，所述溝槽延伸入所述外延層的深度為所述外延層的整個深度的10％到130％之間。

優選地，所述溝槽穿過所述外延層并延伸入所述襯底層內。

優選地，所述溝槽的寬度為10微米到70微米之間。

優選地，所述絕緣材料為二氧化硅或氮化硅。

優選地，所述半導體功率器件為垂直結構的功率管。

優選地，所述半導體功率器件為場效應管。

優選地，所述半導體功率器件為絕緣柵雙極晶體管。

優選地，所述半導體功率器件為功率二極管。

本實用新型的半導體功率器件，由于采用的終端保護結構中設置有填充絕緣材料的深槽，將半導體功率器件的側邊和底部進行了電隔離，從而極大地縮短了功率器件終端保護區的長度，并提高了功率器件的耐壓能力。

附圖說明

圖1為半導體功率器件的俯視圖；

圖2為在一個實施方式中，本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件的剖視圖；

圖3為在第二個實施方式中，本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件的剖視圖；

圖4為在第三個實施方式中，本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件的剖視圖；

圖5為在第四個實施方式中，本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件的剖視圖；

圖6為本實用新型的具有終端保護結構的半導體功率器件的制備流程示意圖；

圖7為圖6中步驟S?100的工藝示意圖；

圖8為圖6中步驟S200的工藝示意圖；

圖9為圖6中步驟S300的工藝示意圖；

圖10為圖6中步驟S400的工藝示意圖；

圖11為本實用新型的半導體功率器件內部的電勢分布圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式，對本實用新型的半導體功率器件的結構、制備流程以及實質性特點進行詳細說明。

總體而言，本實用新型的半導體功率器件，在終端保護區內設置有一個溝槽，該溝槽由器件氧化層所在的一面(即頂部)自外延層開設，并向下延伸，優選地可延伸至襯底層。