[發(fā)明專利]一種帶有波浪型場限環(huán)結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810115022.0
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108511512A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉鋒;張小雙;童鑫;吳其祥;劉斯揚;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);東南大學(xué)—無錫集成電路技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/739;H01L21/331
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種帶有波浪型場限環(huán)結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件及其制備方法，包括：P型襯底(1)，在所述的P型襯底(1)底部設(shè)有陽極金屬層作為器件的集電極，在P型襯底(1)上方設(shè)有N型緩沖層(2)，N型緩沖層(2)上設(shè)有N型外延層(3)且所述N型外延層(3)被劃分為元胞區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)，在N型外延層(3)上設(shè)有場氧化層(9)，在元胞區(qū)內(nèi)設(shè)有兩個元胞區(qū)柵極溝槽(4-1)、(4-2)，在過渡區(qū)設(shè)有三個過渡區(qū)柵極溝槽(4-3)、(4-4)、(4-5)，在兩個元胞區(qū)柵極溝槽(4-1)、(4-2)之間設(shè)有P型體區(qū)(6)，P型體區(qū)(6)內(nèi)設(shè)有重?fù)诫sN型發(fā)射極(7)，元胞區(qū)柵極溝槽和過渡區(qū)柵極溝槽側(cè)壁及底部設(shè)有柵氧化層(5)，在柵氧化層(5)內(nèi)部充填有作為器件柵極的多晶硅(8)，其特征在于，終端區(qū)內(nèi)設(shè)有波浪型、交疊狀離子擴散區(qū)(10)，在波浪型離子擴散區(qū)(10)內(nèi)設(shè)有三個離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有波浪型場限環(huán)結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件，其特征在于，三個離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)摻雜濃度高于離子擴散區(qū)(10)，且離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)相互間隔，其離子注入?yún)^(qū)數(shù)目可根據(jù)實際器件的可靠性需求確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有波浪型場限環(huán)結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件的制備方法，離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)硼雜質(zhì)的濃度范圍介于2.3e17～3.7e17cm^-2之間，離子注入擴散區(qū)(10)硼雜質(zhì)的濃度范圍介于3e16～9e16cm^-2之間。

4.一種權(quán)利要求1所述帶有波浪型場限環(huán)結(jié)構(gòu)的功率半導(dǎo)體器件及其制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

第一步：首先外延生長重?fù)诫sN型緩沖層(2)和淺摻雜N型外延層(3)，隨后生長場氧化層(9)；

第二步：刻蝕注入窗口，通過全晶圓注入的形式注入P型雜質(zhì)，形成相互間隔的離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)，在經(jīng)過1175℃退火擴散生成波浪型離子擴散區(qū)(10)，其中離子注入?yún)^(qū)(10-1)、(10-2)、(10-3)的注入能量介于10～100keV之間，注入劑量介于1e12～1e14cm^-2之間；

第三步：刻蝕柵極溝槽(4-1)、(4-2)、(4-3)、(4-4)、(4-5)，生長柵極氧化層(5)，隨后淀積多晶硅(8)形成柵極；

第四步：刻蝕多晶硅(8)，自對準(zhǔn)全晶圓注入P型雜質(zhì)并退火形成P型體區(qū)(6)，其中，P型體區(qū)(6)的注入能量介于10keV～120keV之間，注入劑量介于1e11～4e14cm^-2之間；

第五步：刻蝕注入窗口，通過全晶圓注入的形式注入N型雜質(zhì)，并退火形成重?fù)诫sN型發(fā)射區(qū)(7)，其中，N型發(fā)射區(qū)(7)的注入能量介于10keV～80keV之間，注入劑量介于1e13～1e17cm^-2之間；

第六步：刻蝕場氧化層(9)形成接觸孔，然后金屬層淀積、光刻、刻蝕，形成金屬發(fā)射極；

第七步：在N型緩沖層(2)底部通過全晶圓注入的形式注入P型雜質(zhì)，激光退火最終形成P型襯底(1)并作為器件的集電極。