[發明專利]高壓功率半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202211028299.2
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115295627B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 譚開洲;肖添;李孝權;徐學良;王穎;江永清;王育新;李光波;王鵬飛;裴穎;吳健;李儒章;王志寬;邱盛;張培健;張正元;劉玉奎
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 唐勇

本發明提供了一種高壓功率半導體器件及其制造方法，在外延層的終端區中設置多個沿第一方向貫穿外延層延伸至襯底中的第二電阻場板結構，且各個第二電阻場板結構在第一平面內同心地斷續環繞有源區設置，各個第二電阻場板結構與其上的第三電阻場板結構構成π型組合電阻場板結構，在施加電壓時，各個緊耦合的第二電阻場板結構形成向四周開放式發散的均勻的三維電場分布，優化了終端區對有源區中空間耗盡區電荷的引導束縛效果，進而提高了整個功率半導體器件的耐壓性能，且形成的三維電場存在縫隙缺口，能適當地保持電力線連續，不至于讓電場過度集中，提高了終端區及整個高壓功率半導體器件的結構穩定性。

技術領域

本發明屬于半導體器件和集成電路技術領域，尤其是涉及一種高壓功率半導體器件及其制造方法。

背景技術

受基于PN結電荷平衡的超結技術(Superjunction)的啟發，有學者發現了體內電阻場板具有類似PN結超結作用，提出了一些基于體內電阻場板的有源器件結構，具有一些相對PN結超結性能優點。自上世紀70年代始，電阻場板就開始被應用于高壓功率半導體器件，但主要用于高壓功率半導體器件的表面或邊緣，很少有用于體內的。

同時，高壓功率半導體器件的有源元胞結構承受的電壓較高，為了提高其耐壓能力，有必要在有源元胞結構的外圍設置耐壓終端結構；但是，如同PN結超結結構一樣，在器件結構中，有源元胞結構先于耐壓終端結構，現有技術中還沒有發現基于體內電阻場板的耐壓終端結構。同時，因為現有數值計算仿真工具材料模型、結構特殊性等欠缺，基于體內電阻場板的耐壓終端結構也很難使用數值仿真工具進行準確設計。

因此，如何基于體內電阻場板設計高壓功率半導體器件的耐壓終端結構是目前急需解決的技術問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高壓功率半導體器件中基于體內電阻場板的終端耐壓結構技術方案，用于解決上述技術問題。

為了實現上述目的及其他相關目的，本發明提供的技術方案如下。

一種高壓功率半導體器件，包括：

襯底，具有相對設置的正面和背面；

外延層，設置在所述襯底的正面上，其包括在第一平面內相鄰設置的有源區和終端區，所述終端區包圍所述有源區；

元胞功能單元，設置在所述有源區內；

多個第一電阻場板結構，設置在所述外延層的有源區中，沿第一方向貫穿所述外延層延伸至所述襯底中，多個所述第一電阻場板結構沿第二方向在所述第一平面內延伸；

多個第二電阻場板結構，設置在所述外延層的終端區中，沿第一方向貫穿所述外延層延伸至所述襯底中，多個所述第二電阻場板結構在所述第一平面內同心設置，且各個所述第二電阻場板結構在所述第一平面內斷續環繞所述有源區設置；

第三電阻場板結構，設置在所述外延層的終端區上，且與各個所述第二電阻場板結構頂部歐姆接觸；

第一電極，設置在所述外延層的有源區上，且與各個所述第一電阻場板結構頂部歐姆接觸；

第二電極，設置在所述外延層上所述有源區與所述終端區的交界處，與所述第三電阻場板結構靠近所述有源區一側歐姆接觸；

第三電極，設置在所述外延層的終端區遠離所述有源區的一側上，與所述第三電阻場板結構歐姆接觸；

第四電極，設置在所述襯底的背面上，且通過所述襯底分別與各個所述第一電阻場板結構底部及各個所述第二電阻場板結構底部歐姆接觸；

其中，所述第一平面平行于所述襯底的正面，所述第一方向垂直于所述第一平面。