一种高压功率器件的终端结构的制作方法技术

本发明专利技术提供的高压功率器件的终端结构的制作方法，通过在氧化薄膜层的表面依次淀积硼磷硅玻璃层、氮化硅层和磷硅玻璃层，减小了在深槽刻蚀时所需的氧化薄膜层的厚度，有效缩短了制备周期，提高了产能。并且在向深槽表面涂覆填充材料之前，先对深槽表面进行软刻蚀，修补、平滑了深槽刻蚀后的粗糙表面，使表面平滑，而后在该表面上通过热生长形成第一氧化层后再将其完全刻蚀，以消除深槽表面的缺陷，接着通过热生长第二氧化层以形成缓冲层，减小填充材料与深槽表面的应力，以确保器件的实际的击穿电压值接近于设计值。

A method of making terminal structure for high voltage power devices

Manufacturing method of terminal structure of high-voltage power device provided by the invention, the surface oxide film layer are deposited on boron phosphorus silicon glass layer and a silicon nitride layer and phosphorus silicon glass layer, oxide film layer required in deep etching when the thickness decreases, shorten the production cycle, improve production capacity. And before the filling material to the deep groove surface coating, the first soft etching of deep groove surface, repair, smooth the rough surface after deep etching, the surface is smooth, and then the surface forming a first oxide layer grown by thermal after the etching, to eliminate the defects of deep groove surface, then through the second layer to form a thermally grown oxide buffer layer, reduce the stress of filling materials and deep groove surface, to ensure that the breakdown voltage of the device is close to the actual value of the design value.

【技术实现步骤摘要】
一种高压功率器件的终端结构的制作方法
本专利技术属于半导体功率器件制备
，具体涉及一种制备高压功率器件的终端结构的方法。
技术介绍
高压功率器件被广泛应用于汽车电子,网络通信等各大领域,然而由于PN结在表面的曲率影响，其表面电场常常大于体内的最大电场，使得器件在高压下易于在表面发生击穿。所以在高压功率器件上通常需要设置终端结构来降低其表面最大电场，使器件击穿尽可能发生在体内，并使实际的击穿电压尽量达到体内击穿电压的理想值，从而同时实现器件的横向耐压与纵向耐压。迄今为止，终端技术大致可以分为延伸型、截断型以及前二者的结合型。其中，延伸型终端技术的主要原理是利用特殊的结构将主结耗尽区向外延伸，使得原本分布较为集中的电力线分布更加均匀，从而降低表面最大电场，提高击穿电压。但采用该类型技术的终端结构往往需要大量的芯片面积，不利于功率器件的微型化。而截断型终端技术的主要原理是利用湿法腐蚀曲面槽、圆片边缘磨角、深槽刻蚀等方法将PN结截断，从而利用截断的形貌来影响表面电场的分布。其中，采用深槽刻蚀技术制备截断型终端可以大大节省终端面积，故而受到了研究者们的广泛青睐。例如，中国专利文献CN102214583A公开了一种深槽高压终端结构的制作方法，该方法首先在半导体器件上覆盖一层氧化层，再对氧化层和半导体衬底进行刻蚀以形成深槽，接着在器件表面涂覆阻挡材料并填满深槽，最后将阻挡材料局部刻蚀露出互联线。上述技术制得的截断型终端结构具有较小的芯片面积，并且能够与通用的集成电路工艺相兼容，但是上述技术直接向深槽内进行填充，粗糙的深槽表面无法与填充材料应力匹配，会导致实际击穿电压远低于设计值，另外对于厚度很薄的半导体衬底而言在进行深槽填充时还易于造成衬底弯曲，不利于半导体器件的连接和使用。除此之外，由于深槽刻蚀对于氧化层厚度的需求是随着槽的加深而增大的，而作为刻蚀保护层的氧化层却是通过低温氧化的方法形成的，其生长速度缓慢，这无疑延长了深槽终端的制备周期，降低了产能，致使上述技术很难应用于高压功率器件终端结构的工业化生产。
技术实现思路
本专利技术所解决的是现有的制备截断型终端结构的方法存在的生产难度高、工期长、产品击穿电压低的问题，进而提供了一种可简化生产难度、缩短生产周期且提高击穿电压的高压功率器件的终端结构的制作方法。为此，本专利技术实现上述目的所采用的技术方案如下：一种高压功率器件的终端结构的制作方法，包括以下步骤：S1、提供具有PN结的半导体基体，在所述半导体基体的第一主表面上热生长氧化薄膜层(202)，再淀积硼磷硅玻璃层(203)并对所述硼磷硅玻璃层(203)进行致密化处理，接着依次淀积氮化硅层(204)和磷硅玻璃层(205)，并对所述磷硅玻璃层进行致密化处理；S2、在所述磷硅玻璃层(205)的上表面设置刻蚀窗口；S3、依次刻蚀去除所述刻蚀窗口内的磷硅玻璃层(205)、氮化硅层(204)、硼磷硅玻璃层(203)和氧化薄膜层(202)，暴露出所述半导体基体；S4、继续刻蚀所述刻蚀窗口内的所述半导体基体从而形成深槽，所述深槽的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离大于所述PN结的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离；S5、对所述深槽的表面进行软刻蚀，而后在所述深槽的表面上热生长第一氧化层，湿法刻蚀去除所述第一氧化层，接着再热生长第二氧化层，得到缓冲层(207)；S6、在所述缓冲层(207)表面多次涂覆填充材料并进行固化处理，直至所述深槽被全部填满；S7、对填满深槽的所述填充材料表面进行平坦化处理，直至所述磷硅玻璃层(205)被完全去除；S8、去除所述氮化硅层(204)，而后在需要连接电极的区域将所述硼磷硅玻璃层(203)及氧化薄膜层(202)去除；S9、在步骤S8所得结构的上表面淀积金属层(301)，局部刻蚀所述金属层(301)后再淀积钝化层(208)，刻蚀所述钝化层(208)以使所述金属层(301)局部暴露，即制得高压功率器件的终端结构。所述半导体基体的材质为单晶硅或单晶碳化硅。所述氧化薄膜层(202)是在800～1000℃下生长得到，优选的，所述氧化薄膜层(202)的厚度为采用等离子体增强化学气相沉积法或常压化学气相淀积法将硼磷硅玻璃淀积在所述氧化薄膜层(202)的表面以形成所述硼磷硅玻璃层(203)，优选的，所述硼磷硅玻璃层(203)的厚度为0.5μm～3μm。所述氮化硅层(204)的厚度为采用等离子体增强化学气相沉积法或常压化学气相淀积法将磷硅玻璃淀积在所述氮化硅层(204)的表面以形成所述磷硅玻璃层(205)，优选的，其厚度为4μm～6μm。所述深槽的至少一个侧壁与所述PN结相抵触或穿过所述PN结，所述深槽的深度为50μm～250μm，宽度为50μm～450μm。步骤S5中采用化学干刻蚀法进行软刻蚀，其刻蚀厚度为所述填充材料为聚酰亚胺。所述金属层(301)的材质为金、铜、镍、铂、铝、铝铜合金或铝硅铜合金。所述钝化层(208)为聚酰亚胺层或为由磷硅玻璃、氮化硅和聚酰亚胺依次由下而上构成的复合层。在步骤S1淀积了所述氮化硅层(204)之后，还在所述半导体基体的第二主表面上淀积降低应力层(206)，并同时对所述磷硅玻璃层(205)和所述降低应力层(206)进行致密化处理；在所述步骤S9中还包括去除所述降低应力层(206)的环节。所述降低应力层(206)的材质为磷硅玻璃，其厚度为4μm～6μm，优选的，其厚度与第一主表面的所述磷硅玻璃层(205)厚度相同。所述的高压功率器件的终端结构的制作方法还包括步骤S10：对所述半导体基体的第二主表面进行处理并金属化。所述半导体基体上同时制备有高压功率器件。所述高压功率器件为绝缘栅双极型晶体管、垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管或高压二极管。本专利技术的上述技术方案具有以下优点：1、本专利技术所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，在氧化薄膜层的表面依次淀积了硼磷硅玻璃层、氮化硅层和磷硅玻璃层，这样可减小在深槽刻蚀时所需的氧化薄膜层的厚度，以有效缩短制备周期，提高产能。并且设置氮化硅层有利于后续对填充材料表面的平坦化处理，以降低材料应力。在深槽刻蚀工艺中，如果不对槽表面进行处理，则其表面会产生大量界面态，一旦器件开始工作，该界面态会俘获电荷，从而在界面处引入大量界面电荷，影响器件性能。为此，本专利技术在向深槽表面涂覆填充材料之前通过先对深槽表面进行软刻蚀，修补、平滑了深槽刻蚀后的粗糙表面，从而得到较为平整的表面，而后通过在该表面上热生长第一氧化层后再采用湿法刻蚀技术将其去除，以消除深槽表面的缺陷，接着通过热生长第二氧化层以形成缓冲层，减小填充材料与深槽表面的应力，上述均能够有效减少深槽表面的界面态，减小漏电流，以确保器件的实际的击穿电压值接近于设计值。2、本专利技术所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，通过利用化学机械抛光技术对填充材料表面进行平坦化处理，减小了材料表面应力，使终端结构的表面形貌得以改善，有利于提升器件的使用效果。3、本专利技术所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，通过在半导体基体的第二主表面上设置降低应力层，可保证在刻蚀工序中减小高压功率器件的翘曲。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压功率器件的终端结构的制作方法，包括以下步骤：S1、提供具有PN结的半导体基体，在所述半导体基体的第一主表面上热生长氧化薄膜层(202)，再淀积硼磷硅玻璃层(203)并对所述硼磷硅玻璃层(203)进行致密化处理，接着依次淀积氮化硅层(204)和磷硅玻璃层(205)，并对所述磷硅玻璃层进行致密化处理；S2、在所述磷硅玻璃层(205)的上表面设置刻蚀窗口；S3、依次刻蚀去除所述刻蚀窗口内的磷硅玻璃层(205)、氮化硅层(204)、硼磷硅玻璃层(203)和氧化薄膜层(202)，暴露出所述半导体基体；S4、继续刻蚀所述刻蚀窗口内的所述半导体基体从而形成深槽，所述深槽的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离大于所述PN结的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离；S5、对所述深槽的表面进行软刻蚀，而后在所述深槽的表面上热生长第一氧化层，湿法刻蚀去除所述第一氧化层，接着再热生长第二氧化层，得到缓冲层(207)；S6、在所述缓冲层(207)表面多次涂覆填充材料并进行固化处理，直至所述深槽被全部填满；S7、对填满深槽的所述填充材料表面进行平坦化处理，直至所述磷硅玻璃层(205)被完全去除；S8、去除所述氮化硅层(204)，而后在需要连接电极的区域将所述硼磷硅玻璃层(203)及氧化薄膜层(202)去除；S9、在步骤S8所得结构的上表面淀积金属层(301)，局部刻蚀所述金属层(301)后再淀积钝化层(208)，刻蚀所述钝化层(208)以使所述金属层(301)局部暴露，即制得高压功率器件的终端结构。...

【技术特征摘要】
1.一种高压功率器件的终端结构的制作方法，包括以下步骤：S1、提供具有PN结的半导体基体，在所述半导体基体的第一主表面上热生长氧化薄膜层(202)，再淀积硼磷硅玻璃层(203)并对所述硼磷硅玻璃层(203)进行致密化处理，接着依次淀积氮化硅层(204)和磷硅玻璃层(205)，并对所述磷硅玻璃层进行致密化处理；S2、在所述磷硅玻璃层(205)的上表面设置刻蚀窗口；S3、依次刻蚀去除所述刻蚀窗口内的磷硅玻璃层(205)、氮化硅层(204)、硼磷硅玻璃层(203)和氧化薄膜层(202)，暴露出所述半导体基体；S4、继续刻蚀所述刻蚀窗口内的所述半导体基体从而形成深槽，所述深槽的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离大于所述PN结的底部距所述氧化薄膜层(202)底部的距离；S5、对所述深槽的表面进行软刻蚀，而后在所述深槽的表面上热生长第一氧化层，湿法刻蚀去除所述第一氧化层，接着再热生长第二氧化层，得到缓冲层(207)；S6、在所述缓冲层(207)表面多次涂覆填充材料并进行固化处理，直至所述深槽被全部填满；S7、对填满深槽的所述填充材料表面进行平坦化处理，直至所述磷硅玻璃层(205)被完全去除；S8、去除所述氮化硅层(204)，而后在需要连接电极的区域将所述硼磷硅玻璃层(203)及氧化薄膜层(202)去除；S9、在步骤S8所得结构的上表面淀积金属层(301)，局部刻蚀所述金属层(301)后再淀积钝化层(208)，刻蚀所述钝化层(208)以使所述金属层(301)局部暴露，即制得高压功率器件的终端结构。2.根据权利要求1所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，其特征在于，所述半导体基体的材质为单晶硅或单晶碳化硅。3.根据权利要求1或2所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，其特征在于，所述氧化薄膜层(202)是在800～1000℃下生长得到，优选的，所述氧化薄膜层(202)的厚度为4.根据权利要求1-3任一项所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，其特征在于，采用等离子体增强化学气相沉积法或常压化学气相淀积法将硼磷硅玻璃淀积在所述氧化薄膜层(202)的表面以形成所述硼磷硅玻璃层(203)，优选的，所述硼磷硅玻璃层(203)的厚度为0.5μm～3μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的高压功率器件的终端结构的制作方法，其特征在于，所述氮化硅层(204...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜文芳，蒲奎，章文红，曾军，穆罕默德·达尔维什，王耀华，刘江，朱涛，金锐，温家良，潘艳，
申请(专利权)人：成都迈斯派尔半导体有限公司，全球能源互联网研究院有限公司，国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51