[實用新型]一種功率器件的終端結構

有效

• 申請號: 201821429899.9
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN208674111U
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 范捷;萬立宏;王紹榮
• 申請（專利權）人: 江蘇麗雋功率半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/06;H01L29/40;H01L21/77
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本實用新型公開了一種功率器件的終端結構，涉及半導體技術領域，該功率器件的終端結構在外延層中形成有環區，在環區右側，也即芯片外側的表面形成有淺結，使得主結加高壓時，其耗盡區將向芯片外側擴展，當擴展到淺結時，指向表面的電力線會被淺結向芯片外側擴展，這就分攤了原本集中于芯片表面的電力線，環區相比于常規的場限環耐壓能力大幅增強，可以實現在較小的終端面積的情況下達到較高的耐壓，從而最大化分壓環的作用，減少分壓環面積，從而降低芯片面積，提高器件性能，同時，淺結的形成不需要單獨的工藝，可與有源區的制作同步工藝完成，大幅降低工藝難度，降低器件成本。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，尤其是一種功率器件的終端結構。

背景技術

功率器件最重要的性能就是阻斷高壓，器件經過設計可以在PN結、金屬-半導體接觸、MOS界面的耗盡層上承受高壓，隨著外加電壓的增大，耗盡層電場強度也會增大，最終超過材料極限出現雪崩擊穿。在器件邊緣耗盡區電場曲率增大，會導致電場強度比管芯內部大，在電壓升高的過程中管芯邊緣會早于管芯內部出現雪崩擊穿。請參考圖1示出的器件各區域位置的示意圖，其中：11-劃片槽，12-截止環，13-分壓區域，14-有源區(元胞區)。如圖1所示，為了最大化器件的性能，需要在器件邊緣設計分壓區域13，減少有源區14邊緣PN結的曲率，使耗盡層橫向延伸，增強水平方向的耐壓能力，使器件的邊緣和內部同時發生擊穿。截止環12在分壓區域13和劃片槽11之間，分布在芯片的最外圍，在高可靠性要求和模塊封裝的器件上是不可缺少的。

場限環技術是目前功率器件中最為普遍采用的分壓結構之一，請參考圖2示出的采用場限環結構的功率器件的有源區和分壓區域的結構示意圖，其中：21-N型外延層，22-P+主結，23-P+場限環，24-柵極層，25-多晶柵極，26-介質層，27-環區表面厚氧，28-環區表面金屬場板。P+主結與P+場限環的間距、結深、環的寬度及環的個數都會影響到擊穿電壓的大小，如果間距選取的合適，使得P+主結與P+場限環的電場強度同時達到臨界擊穿場強，則可以獲得最高的擊穿電壓。一般情況下，擊穿電壓隨著P+場限環的個數的增加而增大，但并非線性增加。同時，P+場限環的個數越多，占用芯片面積越大，為了保證器件良好的耐壓表現，通常需要設置較多個數的P+場限環，并且P+場限環之間的間距需要越來越大。以600V產品為例，整個終端區的長度約大于200μm，浪費大量的芯片面積。另外，為了保證單個P+場限環不受表面電荷的影響，還需要設置多晶或金屬場板28，工藝難度大。

在場限環技術的基礎上，發展了結終端擴展技術，請參考圖3示出的采用結終端擴展結構的功率器件的有源區和分壓區域的結構示意圖，其中，31-P-結終端擴展結，32-P-主結區域，33-器件體區，34-柵極氧化層，35-多晶柵極走線，36-多晶柵極，37-介質層，38-結終端擴展表面厚氧，39-N型外延層。相比于場限環技術，結終端擴展技術可以將終端尺寸大幅降低，同樣以600V產品為例，其采用結終端擴展技術時整個終端區的長度約為120μm。但由于P-結終端擴展結31的濃度較低，通常為12次方的注入劑量，因此極易受到表面電荷以及工藝波動的影響，器件可靠性表現極不穩定。

如上所述，無論是采用目前常規的場限環技術還是結終端擴展技術來構成分壓結構，都會在一定程度上影響器件性能。

實用新型內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種功率器件的終端結構，該功率器件的終端結構在環區的右側(芯片外側)增加了淺結，增加了環區的耐壓能力，可以在保證耐壓能力的同時減小占用面積。

本實用新型的技術方案如下：

一種功率器件的終端結構，該終端結構包括：

第一導電類型離子的襯底；

第一導電類型離子的外延層，外延層設置在襯底上；

第二導電類型離子的環區，環區位于外延層內；