半导体器件、半导体器件终端及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件、半导体器件终端及其制造方法，所述半导体器件终端位于形成有半导体器件单元的原胞外侧，其包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔。其中所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件终端、半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体设计及制造
，特别涉及一种半导体器件终端、半导体器件及其制造方法。
技术介绍
半导体器件，特别是功率半导体器件，比如，绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)，主要由并联排列的器件原胞区和外围终端区构成。如果没有外围终端区，在外加电压Vce时，虽然并联的各器件原胞区的电压大致相同，但是最外围的器件原胞区由于PN结的曲率效应，沿着表面水平方向会有很大的电场，从而使得器件的击穿电压只有平面结的20％，甚至更低。外围终端结构的主要作用就是，把竖向外加电压沿着水平方向比较均匀地分散到终端结构之中，降低各处的电场密度，从而提高器件的击穿电压以致于达到或者接近原胞区平面结的击穿电压。因此，终端技术是IGBT等功率器件的关键技术之一。终端技术普遍面临的技术问题为器件的耐压可靠性问题，具体为，器件在高温条件下，漏电流偏大甚至出现持续增大不能稳定，恢复常温后击穿电压降低甚至出现短路的现象，器件击穿电压越高，所需衬底掺杂浓度越低，该现象越明显。一般认为，该问题主要是由器件内部和外部引入的可动电荷引起的。实际工作中，可动电荷在外部应力条件下移动，将会改变原来稳定的表面电场，从而使的耐压发生改变，甚至出现漏电流增大的问题。为了定量表征外界电荷对终端表面电场的影响，定义影响因子：其中，ΔQ为有效可动电荷，Qf为衬底表面电荷。α越大表征可动电荷影响越大，器件耐压可靠性越差，反之亦然。解决该问题的技术方法主要从两个方面出发：一方面，尽量减少芯片制造过程和封装过程引入可动电荷的因素，比如采用特殊的表面钝化技术或采用高可靠性合成树脂进行封装，以降低外部电荷及水汽等沾污的引入，这对降低高温下器件漏电流具有显著的效果，但是该方法对封装技术要求很高且工艺成本较高；另一方面，采用特殊设计结构以加强芯片本身对可动电荷的屏蔽作用，从而改善器件在高温高压应力条件下的漏电表现，比如，采用SIPOS(半绝缘多晶硅)结构，它是利用半绝缘薄膜电阻一端连接主结，一端连接截止环，在高压反偏条件下，半绝缘电阻两端将会产生电场，该电场能够屏蔽可动电荷对终端表面电场的影响，从而改善器件在高温高压条件下测试后的击穿表现。半绝缘薄膜一般是通过对多晶硅进行掺氧或氮形成的，电阻率要求在107～1010之间，因此，采用SIPOS结构，工艺过程复杂，薄膜电阻质量必须根据设计精确控制；该结构采用半绝缘电阻直接跨接在高压和地之间，正常工作条件下将会产生不可忽略的功耗；同时，薄膜电阻具有较高的温度系数，也存在一定的稳定性问题。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件终端、半导体器件及其制造方法，其可以降低该半导体器件高温下的漏电流，增强该半导体器件的耐压可靠性。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种半导体器件终端，其位于形成有半导体器件单元的原胞外侧，其包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括位于所述场限环和表面增强区上方并与所述场限环电性接触的金属场板。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括自所述场限环的边缘部分的第一主面和所述表面增强区的第一主面上形成的场氧化层；在所述场氧化层上表面形成的介质层。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括覆盖于形成有场限环和表面增强区的终端区基板上方的氮化硅钝化层和形成于所述氮化硅钝化层上方的聚酰亚胺钝化层。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，所述终端区基板为N-型终端区基板，所述表面增强区为N+型表面增强区。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种半导体器件终端的制造方法，其包括：提供具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；在所述终端区基板的第一主面侧形成第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述半导体器件终端的制造方法还包括在所述场限环和表面增强区上方形成与所述场限环电性接触的金属场板。作为本专利技术的一个优选的实施例，先在所述终端区基板的第一主面侧形成间隔的表面增强区，然后在所述终端区基板的第一主面侧形成与所述表面增强区相互间隔的场限环。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述制造方法还包括在形成有场限环和表面增强区的终端区基板上方依次形成氮化硅钝化层和聚酰亚胺钝化层。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种半导体器件，其包括半导体器件单元及位于所述半导体器件单元外侧的终端，所述终端包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度；位于所述场限环和表面增强区上方并与所述场限环电性接触的金属场板。与现有技术相比，本专利技术中的半导体器件的终端及其制造方法，通过离子注入提高了终端表面的杂质浓度，降低了可动电荷对终端表面电场的影响，从而降低该半导体器件高温下的漏电流，增强该半导体器件的耐压可靠性。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术在一个实施例中的具有终端结构的半导体器件的纵剖面图；图2至图10为图1中的具有终端结构的半导体器件在一个具体实施例中的各个制造工序的纵剖面图；图11为图1中的半导体器件终端的制造方法在一个实施例中的流程图。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。请参考图1所示，其为本专利技术在一个实施例中的具有终端结构的半导体器件的纵剖面图。在该实施例中，所述半导体器件为二极管100，所述二极管100包括形成有二极管单元的原胞110和位于所述原胞110外侧的终端120。所述终端120包括具有第一主面1S1和第二主面1S2的第一导电类型的终端区基板121；形成于所述终端区基板121的第一主面1S1侧的第二导电类型的场限环122和第一导电类型的表面增强区123，所述场限环122和表面增强区123相互间隔，其中，所述表面增强区123的掺杂浓度高于所述终端区基板121的掺杂浓度。下面以所述第一导电类型为N型，所述第二导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件终端，其位于形成有半导体器件单元的原胞外侧，其特征在于，其包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件终端，其位于形成有半导体器件单元的原胞外侧，其特征在于，其包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度，所述表面增强区较所述场限环深；自所述场限环的边缘部分的第一主面和所述表面增强区的第一主面上形成的场氧化层；在所述场氧化层上表面形成的介质层；以及位于所述场限环和表面增强区上方部分覆盖介质层并与所述场限环电性接触的金属场板；在所述终端区基板的第二主面上形成的金属化阴极，所述金属化阴极与所述终端区基板电性接触。2.根据权利要求1所述的半导体器件终端，其特征在于，其还包括覆盖于形成有场限环和表面增强区的终端区基板上方的氮化硅钝化层和形成于所述氮化硅钝化层上方的聚酰亚胺钝化层。3.根据权利要求1所述的半导体器件终端，其特征在于，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，所述终端区基板为N-型终端区基板，所述表面增强区为N+型表面增强区。4.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，其包括：提供具有第一主面和第二主面的N-型基板，所述N-型基板包括终端区基板和位于所述终端区基板内侧的原胞区基板；在所述N-型基板的第一主面上形成预氧层；透过所述预氧层进行选择性N型杂质注入，以在所述终端区基板的第一主面侧形成间隔的N+层，且在所述终端区基板的边缘部分的第一主面侧形成N+层；高温推阱，以在所述终端区基板的第一主面侧形成间隔的N+表面增强区，且在所述终端区基板的边缘部分的第一主面侧形成N+型截止区，同时，在所述预氧层上形成场氧层；选择性的刻蚀所述场氧层，以刻蚀出P型杂质注入窗口，并自刻蚀出的该注入窗口向所述N-型基板内注入P型杂质，以在所述终端区基板的第一主面侧形成与所述N+表面增强区相互间隔的P型层，在所述原胞区基板的第一主面...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟圣荣，王根毅，邓小社，周东飞，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32