一种功率器件的结终端扩展结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种功率器件的结终端扩展结构及其制造方法，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，所述结终端扩展结构包括衬底层、外延层和氧化硅层，所述外延层包括多个离子注入区，从所述有源区域向所述截止环区域方向，所述多个离子注入区的深度、宽度和离子浓度逐渐减小。本发明专利技术的功率器件的结终端扩展结构的离子注入区的深度和离子浓度的渐变能够提高功率器件的分压能力，减小氧化硅层的界面电荷对功率器件表面电势的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率器件的结终端扩展结构，具体是一种功率器件的结终端扩展结构及其制造方法。
技术介绍
功率器件最重要的性能就是阻断电压，器件经过设计可以在PN结，金属-半导体接触，MOS界面的耗尽层上承受高压，随着外加电压的增大，耗尽层电场强度也会增大，最终超过材料极限出现雪崩击穿。在器件边缘耗尽区电场曲率增大，会导致电场强度比管芯内部大，在电压升高的过程中管芯边缘会早于管芯内部出现雪崩击穿，为了最大化器件的性能，需要在器件边缘设计分压结构，减少有源区(元胞区)边缘PN结的曲率，使耗尽层横向延伸，增强水平方向的耐压能力，使器件的边缘和内部同时发生击穿。截止环在分压结构和划片槽区域之间，分布在芯片的最外围，在高可靠性要求和模块封装的器件上是不可缺少的。结终端扩展技术是目前功率器件中最为普遍采用的分压结构之一。其工艺简单，可以与有源区域一起扩散形成，无须增加工艺步骤。结终端扩展技术是在有源区域的主结的周围制作一圈轻掺杂的P型区域。当主结反偏时，结终端扩展区域会同时被耗尽。此时就相当于在漂移区的耗尽区内部引入了负电荷，这些负电荷将耗尽区扩展，并且本身也能吸收一部分电场，从而减小主结边缘处的电场尖峰，进而提高器件的抗击穿能力。目前功率器件常用的结终端扩展结构示意如图1所示，其中1表示硅晶片，2表示N型外延层，3表示主结，4表示P型离子注入区，5表示N型注入区。这种结构的表面氧化层经常存在一些杂质，导致其表面产生界面电荷，从而会对功率器件表面电势产生很大影响，影响分压效果，从而使击穿电压降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中氧化硅层的界面电荷对功率器件表面电势有很大影响，从而影响分压效果，使击穿电压降低。为此目的，本专利技术提出了一种在结终端扩展结构设置多个离子注入区，并且从所述有源区域向所述截止环区域方向，该多个离子注入区的深度和离子浓度逐渐减小，从而能够减小界面电荷对功率器件表面电势的影响，同时提高了功率器件表面击穿电压的一种功率器件的结终端扩展结构和及其制造方法。本专利技术公开了一种功率器件的结终端扩展结构，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，所述结终端扩展结构包括衬底层、外延层和氧化硅层，所述外延层包括多个离子注入区，从所述有源区域向所述截止环区域方向，所述多个离子注入区的深度和离子浓度逐渐减小。优选地，所述结终端扩展结构内的氧化硅层设置有多个与所述离子注入区相对应的沟槽，并且每个沟槽的宽度由有源区向所述截止环区域方向逐渐减小。优选地，每个所述沟槽内填充有介质材料。优选地，所述离子注入区内的离子与所述外延层中包含的离子类型不相同。本专利技术还提供一种制造功率器件的结终端扩展结构的方法，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，该方法包括：在预定结终端扩展结构的外延层上的形成氧化硅层；在所述氧化硅层上形成多个沟槽，由有源区向截止环区域方向，所述多个沟槽的宽度逐渐减小；进行离子注入，然后在每个所述沟槽中填充介质材料，所述离子注入和所述填充介质材料交替进行，使得宽度小的沟槽比宽度大的沟槽先被介质材料填充满；在最后一次所述离子注入后，将每个所述沟槽中填充满介质材料并用介质材料覆盖所述氧化硅层的表面。优选地，所述在所述氧化硅层上形成多个沟槽包括：在所述预定结终端扩展结构的所述氧化硅层上形成光刻胶掩膜，其中由有源区域向截止环区域方向，未设置光刻胶的多个刻蚀窗口的宽度逐渐减小；干法刻蚀所述氧化硅层，在每个所述刻蚀窗口形成一个沟槽，所述沟槽的底部和所述外延层接触。优选地，第一次所述离子注入在去除光刻胶后进行。优选地，所述填充介质材料包括：在所述氧化硅层的表面和所述沟槽中生长连续的介质材料，然后刻蚀掉所述氧化硅层的表面和所述沟槽的底面的介质材料，每次进行所述填充介质材料都填满此次前未被填满的最小宽度的所述沟槽。优选地，所述刻蚀窗口不小于三个。优选地，所述填充介质材料的次数不少于三次。通过采用本专利技术所公开的功率器件的结终端扩展结构，所述结终端扩展结构包括衬底层、外延层和氧化硅层，所述外延层包括多个离子入区，从所述有源区域向所述截止环区域方向，所述多个离子注入区的深度、宽度和离子浓度逐渐减小。本专利技术结终端的离子注入区的深度、宽度和离子浓度的渐变能够提高功率器件的分压能力，减小氧化硅层的界面电荷对功率器件表面电势的影响。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1是现有技术中的功率器件的结终端扩展结构示意图；图2示出了本专利技术的实施例一的功率器件的平面结构示意图；图3示出了本专利技术的实施例一的功率器件的结终端扩展结构示意图；图4(a)～图4(j)示出了本专利技术的实施例二的结终端扩展结构制造方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。实施例一：图2为本专利技术实施例提供的功率器件的平面结构示意图，如图2所示，所述功率器件包括有源区域11、结终端扩展结构12、截止环区域13和划片道区域14，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围。图3是本专利技术提供的功率器件的结终端扩展结构一个实施例的结构示意图。如图3，本实施例所示的结构如下：所述结终端扩展结构包括衬底层，在这里衬底层例如为硅晶片1。在所述硅晶片1的表面上设有外延层2，在外延层2的表面上设有氧化硅层7；外延层2包括多个离子注入区4，在有源区域到截止环区域，多个离子注入区4的深度和离子浓度逐渐减小。这里离子的类型与外延层2中包含的离子类型相关，即如果外延层2为N型外延层，则离子注入区4为P型离子注入区，如果外延层2的类型为P型外延层，则离子注入区4为N型离子注入区。在本实施例中，外延层为N型外延层2，所述离子注入区为P型离子注入区4。在N型外延层2表面上设有氧化硅层7。所述氧化硅层7设置有多个与所述P型离子注入区4相对应的沟槽91，并且每个沟槽91的宽度从有源区到截止环区域方向逐渐减小。每个沟槽91内填充有介质材料。需要说明的是，这些沟槽91只要宽度总体上呈逐渐减小的趋势即可，例如其中两个相邻的沟槽宽度可以相同，也就是说，P型离子注入区4的深度和离子浓度仅要求在总体上呈逐渐减小的变化趋势。进一步地，结终端扩展结构还包括由由介质材料构成的介质层9。介质材料为氧化硅或氮化硅。本专利技术的功率器件的结终端扩展结构通过P型离子注入区的深度的和P型离子浓度，使功率器件表面的离子浓度能够提高功率器件的分压能力，减小功率器件的面积，降低功率器件的成本。实施例二：本专利技术还提供了一种结终端制造方法，用以解决现有技术中的功率器件表面的界面电荷对功率器件表面电势产生影响，影响分压效果的技术问题。该制造方法包括：步骤一，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件的结终端扩展结构，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，其特征在于，所述结终端扩展结构包括衬底层、外延层和氧化硅层，所述外延层包括多个离子注入区，从所述有源区域向所述截止环区域方向，所述多个离子注入区的深度、宽度和离子浓度逐渐减小。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的结终端扩展结构，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，其特征在于，所述结终端扩展结构包括衬底层、外延层和氧化硅层，所述外延层包括多个离子注入区，从所述有源区域向所述截止环区域方向，所述多个离子注入区的深度、宽度和离子浓度逐渐减小。2.根据权利要求1所述的结终端扩展结构，其特征在于，所述结终端扩展结构内的氧化硅层设置有多个与所述离子注入区相对应的沟槽，并且每个沟槽的宽度由有源区向所述截止环区域方向逐渐减小。3.根据权利要求2所述的结终端扩展结构，其特征在于，每个所述沟槽内填充有介质材料。4.根据权利要求1-3任一所述的结终端扩展结构，其特征在于，所述离子注入区内的离子与所述外延层中的离子类型不相同。5.一种功率器件的结终端扩展结构的制造方法，所述功率器件包括有源区域、结终端扩展结构、截止环区域和划片道区域，其中所述结终端扩展结构设置于所述有源区域的外围，所述截止环区域设置于所述结终端扩展结构的外围，所述划片道区域设置于所述截止环区域的外围，其特征在于，该方法包括：在预定结终端扩展结构的外延层上形成氧化硅层；在所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李理，马万里，赵圣哲，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11