[實用新型]一種半導體器件結終端擴展結構

有效

• 申請號: 201721792124.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN207743230U
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 何云;劉桂芝;張磊;徐吉
• 申請（專利權）人: 上海南麟電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本實用新型提供一種半導體器件結終端擴展結構，包括：襯底；于襯底上形成外延層；于外延層中形成主結，主結從外延層表面延伸至內部；以及于主結的邊緣形成所占的面積從主結的中心向邊緣方向呈連續遞減分布的梯形開口，于各梯形開口中注入離子，并進行高溫退火處理，以形成摻雜濃度沿主結中心向邊緣方向連續遞減的結終端擴展結構，結終端擴展結構從外延層表面延伸至內部，且位于主結的側壁。本實用新型使得從主結中心向邊緣方向的摻雜區域占終端擴展區域面積的比例呈連續的線性遞減分布，從而保證實現濃度連續性降低的橫向變摻雜，進而降低主結終端區電場強度峰值，優化半導體器件的反向擊穿電壓，提高半導體器件的性能。

技術領域

本實用新型涉及半導體芯片制造工藝技術領域，特別是涉及一種半導體器件結終端擴展結構。

背景技術

結終端擴展(Junction Termination Extension，簡稱“JTE”)技術最早由A.K.Temple等人提出，其作用是控制半導體高壓器件的表面電場，一般應用于半導體高壓功率器件。結終端擴展技術是在主結的周圍制作一圈輕摻雜的P型區域。當主結反偏時，結終端擴展區域會同時被耗盡。此時就相當于在漂移區的耗盡區內部引入了負電荷，這些負電荷將耗盡區擴展，并且本身也能吸收一部分電場，從而減小主結邊緣處的電場尖峰，進而提高器件的抗擊穿能力。

最早的JTE為橫向變摻雜技術(Variation of Lateral Doping，簡稱“VLD”)將終端區分為多區，靠近主結的JTE區保持較高的濃度，以減弱主結電場，最外區保持較低的濃度，從而降低自身的電場強度。

圖1所示為一個采用了結終端擴展技術的半導體器件的俯視圖，包括：高壓功率器件的主結11，其內部包含大量元胞結構；結終端擴展結構12，即采用了結終端擴展技術的區域；及高壓功率器件的截止環結構13。圖2所示為主結11加單結終端擴展結構12的AA’向截面圖及其電場圖，從圖2中可以看出，在主結11與N-外延14加以反向電壓下，主結11邊緣處的電場強度E(x)的最大值得到了有效地降低，提升了主結終端的耐壓值；在所述結終端擴展結構12的邊界，電場強度E(x)有峰值E0，且在所述截止環結構13的耗盡層邊界131降低至零。圖3展示了主結11加三區域結終端擴展結構12的AA’向截面圖及其電場圖，其中Q(x)表示摻雜離子數量，第一結終端擴展結構121區域的摻雜離子數量為Q1+Q2+Q3，第二結終端擴展結構122區域的摻雜離子數量為Q2+Q3，第三結終端擴展結構123區域的摻雜離子數量為Q3；從圖中可以看出，在主結11邊緣處的電場強度E(x)的最大值較圖2主結加單結終端擴展結構進一步降低，更進一步提升了主結終端的耐壓值；但同時我們也看到，在第一結終端擴展結構121、第二結終端擴展結構122、第三結終端擴展結構123突變的邊界，在主結11與N-外延14加以反向電壓下，電場強度E(x)仍有峰值，如圖中E1、E2、E3，但峰值小于圖2中的E0。

從工藝復雜性和成本考量，現有的技術對于實現結終端擴展，不再通過多次摻雜，而是利用一次摻雜，主要通過掩膜板將摻雜區域按不同比例實現開窗和遮擋。方法一，如圖4所示，主結11的外圍結終端擴展區上形成多個間隔分布且平行于所述主結11邊緣的結終端擴展摻雜區12’，各結終端擴展摻雜區12’的間隔相等，且其寬度沿主結中心向邊緣方向依次減小。方法二，如圖5所示，主結11的外圍結終端擴展區上形成多個間隔分布且垂直于所述主結11邊緣的結終端擴展摻雜區12’，各結終端擴展摻雜區12’的間隔相等、長度不等，且摻雜區域的面積沿主結中心向邊緣方向依次減小。如圖6所示為現有技術制備的半導體器件AA’向截面圖，包括襯底15，位于襯底15上的N-外延14，形成于所述N-外延14中的主結11及結終端擴展結構12，由于沿著主結中心向邊緣方向的摻雜區域占終端擴展區域面積的比例不是按照連續線性地降低，而是呈現出階梯性地降低，在離子再分布后，其等效于P1到Pn的多區域摻雜的結終端擴展結構，其注入濃度比例亦如圖7所示呈階梯性降低。

如前述，結終端擴展區的電場強度E(x)仍有峰值，因此如何進一步優化結終端擴展結構12的反向擊穿電壓，提高器件性能已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。