一种带沟槽的终端结构制造技术

本发明专利技术属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种带沟槽的终端结构，包括用于引出集电极的集电极金属及位于所述集电极金属上方的第一导电类型外延层，在所述第一导电类型外延层表面设有一个第二导电类型阱区及包围所述第二导电类型阱区的若干个第二导电类型场限环，其特征在于，在所述第二导电类型阱区内设置若干个互相平行的沟槽，在所述沟槽内设有位于中心区浮空的导电多晶硅及包裹所述导电多晶硅的栅氧层；本发明专利技术通过在阱区内增加沟槽结构来增大主结处的电势，减少场限环的数目，进而减少器件终端宽度，本发明专利技术在保证器件耐压能力的同时，减小了器件终端面积，进而减小了整个器件的面积，降低了器件制作成本，提高了性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种带沟槽的终端结构
本专利技术涉及一种半导体器件的终端结构，具体是一种带沟槽的终端结构，属于半导体器件的制造

技术介绍
在功率半导体器件领域，终端的设计与器件的耐压及可靠性息息相关，终端承受的电压可分为横向电压与纵向电压，决定纵向电压的主要因素为器件外延层的厚度，决定横向电压的主要因素就是器件终端宽度，目前现有器件的终端结构均采用的是场限环结构的终端，如图2所示，以IGBT器件的终端结构为例，在所述集电极金属上设有第二导电类型外延层，在所述第二导电类型外延层上设有第一导电类型缓冲层，在所述第一导电类型缓冲层上设有第一导电类型外延层，在所述第一导电类型外延层表面设有一个第二导电类型阱区与若干个第二导电类型场限环，所述第二导电类型场限环位于终端结构的外围，并且包围着第二导电类型阱区，第二导电类型阱区边缘处的主结10处电势决定了器件终端结构的初始电势，初始电势越高，终端结构需要的场限环的个数就越少，终端结构的宽度就越窄，目前现有的终端结构的主结10处的电势较小，因此终端横向耐压基本都依赖于场限环，对于高压产品，必须增加场限环来提高耐压，大大增加了器件终端的面积，使得有源区面积减小，同时增加了生产成本，此外，这种终端结构靠近有源区的几个场限环的横向耐压效率偏低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种带沟槽的终端结构，通过在阱区内增加沟槽结构来增大主结处的电势，减少场限环的数目，进而减少器件终端宽度，本专利技术在保证器件耐压能力的同时，减小了器件终端面积，进而减小了整个器件的面积，降低了器件制作成本，提高了性价比。为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：一种带沟槽的终端结构，包括用于引出集电极的集电极金属及位于所述集电极金属上方的第一导电类型外延层，在所述第一导电类型外延层表面设有一个第二导电类型阱区及包围所述第二导电类型阱区的若干个第二导电类型场限环，其特征在于，在所述第二导电类型阱区内设置若干个互相平行的沟槽，在所述沟槽内设有位于中心区浮空的导电多晶硅及包裹所述导电多晶硅的栅氧层。进一步地，在所述第一导电类型外延层上设有场氧层，在所述场氧层上设有若干个场板，其中一个场板可通过通孔与所述第二导电类型阱区电连接，也可设置为浮空状态，剩余场板可通过通孔与所述第二导电类型场限环电连接，也可设置为浮空状态。进一步地，所述第二导电类型阱区及第二导电类型场限环均从所述第一导电类型外延层表面延伸到其内部，且所述第二导电类型阱区横跨器件的有源区和终端区。进一步地，在终端区靠近有源区的一侧设置有发射极金属，所述发射极金属通过场氧层内的通孔与所述第二导电类型阱区电连接。进一步地，在所述终端区表面覆盖钝化层。进一步地，所述第二导电类型场限环可以不设置，所述场板也可以不设置。进一步地，所述沟槽的深度可大于第二导电类型阱区的深度。进一步地，所述终端结构包括N型功率半导体器件的终端结构和P型功率半导体器件的终端结构，对于N型功率半导体器件的终端结构，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，对于P型半导体器件的终端结构，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。进一步地，所述带沟槽的终端结构的器件包括IGBT器件和MOSFET器件。本专利技术具有以下优点：1）与传统终端结构相比，本专利技术通过在第二导电类型阱区设置若干个包含导电多晶硅的沟槽，使得第二导电类型阱区边缘主结处的初始电势明显增大，在器件耐压相同的情况下，场限环设置的个数就能够减少，甚至不设置，大大减小了终端结构的宽度，当芯片面积一定时，终端结构所占面积减小，有源区所占面积增大，器件导通电阻会减小；当有源区面积不变，终端宽度减小，使得整个芯片面积减小，降低了生产成本，提高了芯片的性价比；2）本专利技术终端结构的制造工艺与现有工艺兼容。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为功率半导体器件的俯视结构示意图。图2为传统终端结构的结构示意图。图3为本专利技术实施例1带沟槽终端结构的结构示意图。图4为本专利技术实施例2带沟槽终端结构的结构示意图。图5为本专利技术实施例3带沟槽终端结构的结构示意图。图6为本专利技术结构（图3）与传统结构（图2）击穿时的表面电势分布图。附图标记说明：001—有源区；002—终端区；1—集电极金属；2—第二导电类型集电极区；3—第一导电类型缓冲层；4—第一导电类型外延层；5—第二导电类型场限环；6—第二导电类型阱区；7—沟槽；8—导电多晶硅；9—栅氧层；10—主结；11—发射极金属；12—场板；13—场氧层；14—钝化层。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术不限于以下的实施方式，在以下的说明中所参照的各图是为了能够对本专利技术的内容进行理解而设置的，即本专利技术不限于各图所举例的器件结构，既适用于IGBT器件，又适用于MOSFET器件。如图1所示，为半导体器件的俯视结构示意图，所述半导体器件包括有源区001及包围所述有源区001的终端区002。如图3所示，实施例1以IGBT器件，且第一导电类型为N型，第二导电类型为P型为例，一种带沟槽的终端结构，包括用于引出集电极的集电极金属1，在所述集电极金属1上依次设有P型集电极区2、位于所述P型集电极区2上的N型缓冲层3及位于所述N型缓冲层3上的N型外延层4，在所述N型外延层4表面设有一个P型阱区6及包围所述P型阱区6的若干个P型场限环5，所述P型场限环5位于终端结构的外围，所述P型阱区6及P型场限环5均从所述N型外延层4表面延伸到其内部，且所述P型阱区6横跨器件的有源区001和终端区002，其特征在于，在所述P型阱区6内，设置有六个相互平行的沟槽7，且沟槽7的深度小于P型阱区6的深度，在所述沟槽7内设有位于中心区浮空的导电多晶硅8及包裹所述导电多晶硅8的栅氧层9；本实施例1中沟槽7的宽度约为1μm，各个沟槽7间的间距约为5μm；在所述N型外延层4上设有场氧层13，在所述场氧层13上设有若干个场板12，其中一个场板12通过通孔与所述P型阱区6电连接，剩余场板12通过通孔与所述P型场限环5电连接，在所述终端区002靠近有源区001的一侧设置有发射极金属11，所述发射极金属11通过场氧层13内的通孔与所述P型阱区6电连接，在所述终端区002表面覆盖有钝化层14；若是以MOSFET器件为例，集电极金属1与N型外延层4间仅设有N型衬底。如图4所示，实施例2以IGBT器件，且第一导电类型为N型，第二导电类型为P型为例，在所述N型外延层4表面仅设有一个P型阱区6，不设置P型场限环6，所述P型阱区6从所述N型外延层4表面延伸到其内部，且所述P型阱区6横跨器件的有源区001和终端区002，其特征在于，在所述P型阱区6内，设置有二十个相互平行的沟槽7，且沟槽7的深度小于P型阱区6的深度，在所述沟槽7内设有位于中心区浮空的导电多晶硅8及包裹所述导电多晶硅8的栅氧层9；在所述N型外延层4上设有场氧层13，在所述场氧层13上设有一个场板12，所述场板12通过通孔与所述P型阱区6电连接，在所述终端区002靠近有源区001的一侧设置有发射极金属11，所述发射极金属11通过场氧层13内的通孔与所述P型阱区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带沟槽的终端结构，包括用于引出集电极的集电极金属（1）及位于所述集电极金属（1）上方的第一导电类型外延层（4），在所述第一导电类型外延层（4）表面设有一个第二导电类型阱区（6）及包围所述第二导电类型阱区（6）的若干个第二导电类型场限环（5），其特征在于，在所述第二导电类型阱区（6）内设置若干个互相平行的沟槽（7），在所述沟槽（7）内设有位于中心区浮空的导电多晶硅（8）及包裹所述导电多晶硅（8）的栅氧层（9）。

【技术特征摘要】
1.一种带沟槽的终端结构，包括用于引出集电极的集电极金属（1）及位于所述集电极金属（1）上方的第一导电类型外延层（4），在所述第一导电类型外延层（4）表面设有一个第二导电类型阱区（6）及包围所述第二导电类型阱区（6）的若干个第二导电类型场限环（5），其特征在于，在所述第二导电类型阱区（6）内设置若干个互相平行的沟槽（7），在所述沟槽（7）内设有位于中心区浮空的导电多晶硅（8）及包裹所述导电多晶硅（8）的栅氧层（9）。2.根据权利要求1所述的一种带沟槽的终端结构，其特征在于，在所述第一导电类型外延层（4）上设有场氧层（13），在所述场氧层（13）上设有若干个场板（12），其中一个场板（12）可通过通孔与所述第二导电类型阱区（6）电连接，也可设置为浮空状态，剩余场板（12）可通过通孔与所述第二导电类型场限环（5）电连接，也可设置为浮空状态。3.根据权利要求1所述的一种带沟槽的终端结构，其特征在于，所述第二导电类型阱区（6）及第二导电类型场限环（5）均从所述第一导电类型外延层（4）表面延伸到其内部，且所述第二导电类型阱区（6）横跨器件的有源区（001）和终端区（0...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，周锦程，
申请(专利权)人：无锡新洁能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32