The invention relates to a terminal structure of a superjunction power device and a preparation method thereof, belonging to the technical field of semiconductor power devices. By setting a surface doping area on the surface of the epitaxy layer of the superjunction terminal structure which is opposite to the doping type of the epitaxy layer and is directly connected with the main junction area, the peak value of the surface electric field at the edge of the main junction is introduced into the terminal structure body, which reduces the surface electric field of the terminal structure and tends to flatten the distribution, and improves the effect of process deviation on the surface electric field, and improves the breakdown electricity of the device. At the same time, the non-uniform doping column area opposite to the epitaxial doping type is set in the edge region of the superjunction terminal structure, which improves the incomplete depletion of the terminal doping column area near the cut-off ring, and improves the voltage withstanding ability and reliability of the device. In addition, the fabrication process of the terminal structure is compatible with the cell area, and is simple and controllable, which is conducive to industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种超结功率器件终端结构及其制备方法
本专利技术属于半导体功率器件
，具体涉及一种超结功率器件终端结构及其制备方法。
技术介绍
功率半导体器件又称为电力电子器件，其结合微电子和电力电子技术构成了电力电子变换装置的核心。超结器件是中高压领域的重要功率器件，该结构的提出突破了单极型功率器件击穿电压与导通电阻之间2.5次方的“硅极限”关系，并由此成为了功率器件发展史的一个重大里程碑。超结功率器件是通过在漂移区中引入交替排列的p柱和n柱，且p柱和n柱遵循电荷平衡的基本原理，由此来显著改善传统功率器件中击穿电压与导通电阻之间的矛盾关系。在阻断状态下，超结器件中p柱和n柱相互完全耗尽，漂移区纵向电场在横向电场的调制下趋于均匀分布。理论上超结器件的击穿电压(耐压能力)仅仅依赖于漂移区的厚度，而与漂移区掺杂浓度无关。因此可以适当提高漂移区的掺杂浓度从而有效降低器件的导通电阻。由于pn结边缘的曲率效应会造成电场的局部集中，且工艺过程中器件表面可能引入氧化层电荷，而上述两者均会使器件实际的击穿电压低于理想平面pn结的击穿电压。因此，器件的终端结构设计一直是提高器件击穿电压和可靠性的关键技术。传统的高压终端结构包括场限环技术、场板技术、磨角终端技术等，其中，场限环技术通过减小主结处的表面电场来提高器件的击穿电压，制备工艺与元胞制作相兼容，不需要增加多余的工艺步骤，但是场限环结构的终端面积较大。于是结终端延伸(JTE)和横向变掺杂(VLD)等终端结构被相继提出，通过在终端区形成可控的渐变杂质分布区域，实现占用较小终端面积的同时获得较高的耐压能力。然而，由于超结器件具有特殊的...
【技术保护点】
1.一种超结功率器件终端结构，包括第一导电类型半导体衬底(1)和位于第一导电类型半导体衬底(1)上表面的第一导电类型半导体外延层(2)；所述第一导电类型半导体外延层(2)顶层一端设置有第二导电类型半导体主结区(5)，其另一端设置有第一导电类型半导体截止环(7)；其特征在于：所述第二导电类型半导体主结区(5)的下方具有与之接触的第二导电类型半导体元胞掺杂柱区(3)；第二导电类型半导体主结区(5)与第一导电类型半导体截止环(7)之间的第一导电类型半导体外延层(2)顶层具有第二导电类型半导体表面掺杂区(6)，其中第二导电类型半导体表面掺杂区(6)一侧与第二导电类型半导体主结区(5)接触，其另一侧通过第一导电类型半导体外延层(2)与第一导电类型半导体截止环(7)隔离；所述第二导电类型半导体表面掺杂区(6)的下方设置有第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)，第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)通过第一导电类型半导体外延层(2)与第二导电类型半导体元胞掺杂柱区(3)相隔离；所述第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)包括相互独立的多个第二导电类型半导体终端掺杂柱，多个第二导电类型半导体终端掺杂柱自...
【技术特征摘要】
1.一种超结功率器件终端结构，包括第一导电类型半导体衬底(1)和位于第一导电类型半导体衬底(1)上表面的第一导电类型半导体外延层(2)；所述第一导电类型半导体外延层(2)顶层一端设置有第二导电类型半导体主结区(5)，其另一端设置有第一导电类型半导体截止环(7)；其特征在于：所述第二导电类型半导体主结区(5)的下方具有与之接触的第二导电类型半导体元胞掺杂柱区(3)；第二导电类型半导体主结区(5)与第一导电类型半导体截止环(7)之间的第一导电类型半导体外延层(2)顶层具有第二导电类型半导体表面掺杂区(6)，其中第二导电类型半导体表面掺杂区(6)一侧与第二导电类型半导体主结区(5)接触，其另一侧通过第一导电类型半导体外延层(2)与第一导电类型半导体截止环(7)隔离；所述第二导电类型半导体表面掺杂区(6)的下方设置有第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)，第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)通过第一导电类型半导体外延层(2)与第二导电类型半导体元胞掺杂柱区(3)相隔离；所述第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)包括相互独立的多个第二导电类型半导体终端掺杂柱，多个第二导电类型半导体终端掺杂柱自靠近元胞区到远离元胞区依次排列，并且任意两个相邻的第二导电类型半导体终端掺杂柱通过第一导电类型半导体外延层(2)相隔离；所述多个第二导电类型半导体终端掺杂柱与第二导电类型半导体元胞掺杂柱区(3)的下表面平齐，其中靠近元胞区的第二导电类型半导体终端掺杂柱的上表面先与第二导电类型半导体表面掺杂区(6)的下表面接触，并随着逐渐远离元胞区，第二导电类型半导体终端掺杂柱上表面与第二导电类型半导体表面掺杂区(6)下表面之间的垂直距离逐渐增大。2.根据权利要求1所述的一种超结功率器件终端结构，其特征在于，所述第二导电类型半导体非均匀掺杂柱区(4)与第二导电类型半导体表面掺杂区(6)之间第一导电类型半导体外延层(2)中设置有第一导电类型半导体辅助耗尽区(8)。3.根据权利要求2所述的一种超结功率器件终端结构，其特征在于，所述第一导电类型半导体辅助...
【专利技术属性】
技术研发人员：任敏，何文静，宋炳炎，李泽宏，高巍，张金平，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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