一种半导体功率器件及其制作方法与流程

本发明涉及半导体器件，具体涉及一种半导体功率器件及其制作方法。

背景技术：

1、半导体功率器件是电力电子系统进行能量控制和转换的基本电子元器件，随着电力电子技术的不断发展，半导体功率器件广泛应用在充电器件、汽车控制系统、智能电网或绿色能源等领域。受半导体功率器件的尺寸限制，在半导体功率器件的结边缘设置用于保护器件的终端结构，以缓解因半导体功率器件边缘电场集中而导致器件击穿的问题。常见的终端结构包括的场限环(field limitting ring，flr)结构、场板(field plate，fp)结构、场限环加场板结构、结终端扩展(junction termination extension，jte)结构和横向变掺杂(variationof lateral doping，vld)结构等。

2、其中，jte结构是目前最常用结构，通过一个和主结相连的轻掺杂区域，用以半导体功率器件在阻断状态时全部耗尽来承担电压，并且其不需要较长的终端长度就能够满足想要的耐压水平，缩小了半导体功率器件终端保护区所占芯片整体面积的比重，从而降低了成本。但jte结构的击穿电压对注入剂量有较强的敏感性，会导致工艺的偏差对性能有比较大的影响，会使得半导体功率器件在阻断状态时漏电增大从而导致击穿电压降低。

技术实现思路

1、本发明提出了一种半导体功率器件及其制作方法，提高了终端结构的性能，减少杂质对终端结构的影响，提高终端结构的耐压性能，从而提高半导体功率器件的可靠性，并简化制作工艺，降低生产成本。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的。

3、本发明提出一种半导体功率器件，至少包括：

4、衬底，所述衬底包括终端区和元胞区；

5、厚场氧化层，设置在部分所述终端区的衬底上，所述厚场氧化层的厚度为

6、终端结构，设置在所述终端区内，且所述终端结构位于所述厚场氧化层的下方，呈阶梯状分布；

7、主结，设置在所述元胞区内，与所述终端结构相邻；

8、多个槽型栅极，等距设置在所述元胞区内；

9、多晶硅场板，位于部分所述主结和部分所述终端结构上；

10、n型源区设置在相邻所述槽型栅极之间，以及两侧的所述槽型栅极的外侧；以及

11、n型场终止环，设置在所述厚场氧化层相对于所述主结一侧的所述终端区内。

12、在本发明一实施例中，所述厚场氧化层的一侧与所述终端区和所述元胞区的界面对齐，所述厚场氧化层的另一侧与所述终端区的边界具有预设距离。

13、在本发明一实施例中，所述半导体功率器件包括发射极电极、栅极电极和截止区电极，所述发射极电极设置在所述槽型栅极上，所述栅极电极设置在所述多晶硅场板上，所述截止区电极设置在所述n型场终止环上。

14、在本发明一实施例中，所述半导体功率器件包括集电极，所述集电极设置在所述衬底相对于所述多晶硅场板的一侧。

15、在本发明一实施例中，所述厚场氧化层的厚度为

16、本发明还提供一种半导体功率器件的制作方法，至少包括以下步骤：

17、提供一衬底，所述衬底包括终端区和元胞区；

18、在部分所述终端区的衬底上形成厚场氧化层；

19、在所述终端区内形成终端结构，且所述终端结构位于所述厚场氧化层的下方，呈阶梯状分布；

20、在所述元胞区内形成主结，所述主结与所述终端结构同步形成；

21、在所述元胞区内形成等距设置多个槽型栅极；

22、在部分所述主结和部分所述终端结构上形成多晶硅场板；

23、在相邻所述槽型栅极之间以及两侧的所述槽型栅极的外侧形成n型源区；以及

24、在所述厚场氧化层相对于所述主结一侧的所述终端区内形成n型场终止环，所述n型源区和所述n型场终止环同步形成。

25、在本发明一实施例中，所述终端结构的形成步骤包括：

26、在部分所述终端区的衬底上形成厚场氧化层后，在所述衬底上形成光阻层；

27、对所述光阻层进行曝光和显影，形成多个开口，所述开口由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述厚场氧化层上分布；

28、以所述光阻层为掩膜，所述厚场氧化层为离子注入缓冲层进行离子注入，形成多个注入区，所述注入区由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述终端区内分布；以及

29、对所述衬底进行退火处理，形成所述终端结构和所述主结。

30、在本发明一实施例中，多个所述开口的大小由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述终端区依次减小。

31、在本发明一实施例中，相邻所述开口之间的距离由所述终端区和所述元胞区的界面至所述终端区依次增大。

32、在本发明一实施例中，多个所述注入区的注入深度由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述终端区依次减小。

33、在本发明一实施例中，所述离子注入的注入量为3×1012atoms/cm-2～5×1013atoms/cm-2，注入能量为1mev～4mev。

34、综上所述，本发明提供一种半导体功率器件及其制作方法，能够有效地保护终端区，厚场氧化层会遮挡终端区，从而有效地消除终端结构受到杂质电荷污染的可能，提高终端结构的耐压性能，使得半导体功率器件的可靠性得到了大幅度地提升。能够控制最终形成的终端结构的形貌和尺寸，提升终端结构的耐压，提高半导体功率器件的可靠性。能够节约光罩，简化制作工艺，节约生产时间，提高生产效率，降低生产成本。

35、当然，实施本发明的任一方式并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种半导体功率器件，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述厚场氧化层的一侧与所述终端区和所述元胞区的界面对齐，所述厚场氧化层的另一侧与所述终端区的边界具有预设距离。

3.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述半导体功率器件包括发射极电极、栅极电极和截止区电极，所述发射极电极设置在所述槽型栅极上，所述栅极电极设置在所述多晶硅场板上，所述截止区电极设置在所述n型场终止环上。

4.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述半导体功率器件包括集电极，所述集电极设置在所述衬底相对于所述多晶硅场板的一侧。

5.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述厚场氧化层的厚度为

6.一种半导体功率器件的制作方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的半导体功率器件的制作方法，其特征在于，所述终端结构的形成步骤包括：

8.根据权利要求7所述的半导体功率器件的制作方法，其特征在于，多个所述开口的大小由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述终端区依次减小。

9.根据权利要求7所述的半导体功率器件的制作方法，其特征在于，相邻所述开口之间的距离由所述终端区和所述元胞区的界面至所述终端区依次增大。

10.根据权利要求7所述的半导体功率器件的制作方法，其特征在于，多个所述注入区的注入深度由所述终端区和所述元胞区的界面处至所述终端区依次减小。

11.根据权利要求7所述的半导体功率器件的制作方法，其特征在于，所述离子注入的注入量为3×1012atoms/cm-2～5×1013atoms/cm-2，注入能量为1mev～4mev。

技术总结
本发明提出了一种半导体功率器件及其制作方法，所述器件包括：衬底，所述衬底包括终端区和元胞区；厚场氧化层，设置在部分所述终端区的衬底上，所述厚场氧化层的厚度为终端结构，设置在所述终端区内，且所述终端结构位于所述厚场氧化层的下方，呈阶梯状分布；主结，设置在所述元胞区内，与所述终端结构相邻；多个槽型栅极，等距设置在所述元胞区内；多晶硅场板，位于部分所述主结和部分所述终端结构上；N型源区设置在相邻所述槽型栅极之间，以及两侧的所述槽型栅极的外侧；N型场终止环，设置在所述厚场氧化层相对于所述主结一侧的所述终端区内。通过本发明提出的半导体功率器件及其制作方法，能够提高终端结构的质量和耐压性能。

技术研发人员：白文聿
受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14