功率器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种功率器件，其包括有源区和位于有源区外侧的终端区，包括：第一导电类型的衬底；形成在衬底的上表面的第一导电类型的外延层；位于终端区自所述外延层的上表面向下延伸至所述外延层内的第二导电类型的结终端扩展结；位于终端区形成在外延层的上表面的结终端厚氧层；位于终端区形成在外延层的上表面且与结终端厚氧层相连的阶梯型氧化硅层，位于第一上表面、第二上表面和结终端厚氧层的上表面的栅极走线；在栅极走线和氧化硅层的外侧间隔设置的第一介质层；间隔设置的第一介质层之间的栅极金属层，此功率器件耐压性高可靠性好。同时本发明专利技术提供此种功率器件的制备方法，工艺简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
功率器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体芯片
，尤其涉及一种功率器件及其制造方法。
技术介绍
功率器件的最重要性能就是阻断高压，功率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。在功率器件边缘耗尽区电场曲率增大，会导致电场强度比管芯内大，在电压升高的过程中管芯边缘会早于管芯内出现雪崩击穿，为了最大化功率功率器件的性能，需要在功率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，使功率器件的边缘和内同时发生击穿。为了提高功率器件的耐压性能，引出了功率器件的结终端扩展技术(JTE)，结终端扩展技术是一种控制高压功率器件的表面电场的技术，其将终端区分为多区，靠近主结的结终端区保持较高的浓度，以减弱主结电场，最外区保持较低的浓度，从而降低自身的电场强度，目前最常用的是采用一个和主结相连的轻掺杂区域用以在反偏时全部耗尽来承担电压，然轻掺杂区域上方的栅极结构需承担较强的电场，容易造成功率器件击穿。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种耐击穿且可靠性高的功率器件及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种功率器件，其包括有源区和位于所述有源区外侧的终端区，所述功率器件包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；位于所述终端区自所述外延层的上表面向下延伸至所述外延层内的第二导电类型的结终端扩展结；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面的结终端厚氧层；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面且与所述结终端厚氧层相连的阶梯型的氧化硅层，所述氧化硅层包括第一上表面、与第一上表面平行且低于所述第一上表面的第二上表面、连接所述第一上表面及所述第二上表面的第一侧面、与所述第一侧面平行相对且与所述第二上表面连接的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面位于所述第二上表面的上下两侧，所述第一侧面与结终端扩展结的靠近所述有源区的侧面位于同一平面，所述第一上表面与所述结终端厚氧层的上表面位于同一平面；位于所述第一上表面、第二上表面和所述结终端厚氧层的上表面的栅极走线；在所述栅极走线和所述氧化硅层的外侧间隔设置的第一介质层；间隔设置的第一介质层之间的栅极金属层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述功率器件还包括位于所述有源区自所述外延层的上表面间隔设置的栅极氧化层，形成在所述栅极氧化层的上表面的多晶硅栅极，形成在所述多晶硅栅极外侧的第二介质层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述功率器件还包括位于所述有源区自所述外延层的上表面延伸至所述外延层内的第二导电类型的体区、形成在所述体区的上表面延伸至所述体区的内的第二导电类型的源区。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述功率器件还包括位于所述有源区与终端区交界处自所述外延层的上表面延伸至所述外延层内的与所述结终端扩展结相连的第二导电类型的主结。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述功率器件还包括形成在所述第二介质层外侧的源极金属层，形成在所述衬底的下表面的漏极金属层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述氧化硅层的厚度大于栅极氧化层的厚度。本专利技术还提供一种功率器件的制造方法，包括如下步骤：S1：提供第一导电类型的衬底；S2：在所述衬底的上表面生长第一导电类型的外延层；S3：在所述外延层的上表面铺设一层掩膜层，刻蚀所述掩膜层形成与结终端扩展结对应的阻挡层，在所述掩膜层的阻挡下注入离子，对所述注入离子做高温热驱入形成结终端扩展结；S4:在终端区对应的外延层的上表面形成结终端厚氧层；S5：使用正硅酸乙酯作为气源，采用低压化学气相沉积法，在所述外延层和所述结终端厚氧层的上表面淀积一层初始氧化硅层，所述初始氧化硅层的厚度大于栅极氧化层的厚度，对所述初始氧化硅层进行刻蚀形成与所述结终端厚氧层相连的阶梯型的氧化硅层，所述氧化硅层的第一侧面与结终端扩展结的靠近所述有源区的侧面位于同一平面，所述第一上表面与所述结终端厚氧层的上表面位于同一平面；S6：在所述氧化硅层和所述结终端厚氧层的上表面形成栅极走线；S7：在所述栅极走线和所述氧化硅层外侧形成间隔设置的第一介质层；S8：在间隔的第一介质层之间形成栅极金属层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S6中还包括在所述有源区对应的外延层的上表面形成间隔设置的栅极氧化层，在所述栅极氧化层的上表面形成多晶硅栅极。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S6中还包括在所述有源区对应的外延层内形成体区，在所述体区内形成源区，在所述有源区和所述终端区交界处对应的外延层内形成与所述结终端扩展结相连的主结。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S7还包括在所述多晶硅栅极外侧形成第二介质层，步骤S8还包括在所述第二介质层外侧形成源极金属层，在所述衬底的下表面形成漏极金属层。为了提高功率器件的耐压性能，本专利技术引入了功率器件的结终端扩展技术，采用一个和主结相连的轻掺杂区域，用以在反偏时全部耗尽来承担电压。本专利技术采用正硅酸乙酯气源，使用低压化学气象沉积法制成的氧化硅层(LPTEOS)作为结终端扩展结上方的栅极氧化层，不仅增加了氧化层的厚度，而且生长出的氧化硅层相较于传统的栅极氧化层更加致密均匀，在栅极施加电压时，栅极走线下方的介质不会发生提前击穿，大大增加了功率器件的耐压性，从而提高了功率器件的稳定性和可靠性。所述氧化硅层设置为梯型，栅极走线一部分位于所述氧化硅层的第一上表面、第二上表面，一部分位于所述结终端厚氧层的上表面，当按照传统工艺对功率器件的体区注入和驱入时，栅极走线和多晶硅栅极的边界为体区注入的边界，此时，结终端扩展结内体区的注入宽度不会过大，不会影响到结终端扩展结中交叠区域的杂质浓度，从而保证了功率器件的耐压性以及长期工作下的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的功率器件的剖面结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的功率器件的的制造方法的流程示意图；图3至图21是本专利技术一实施例提供的功率器件的形成过程的剖面结构示意图。附图标记说明：10、衬底；20、外延层；30、结终端扩展结；30a、掩膜层；31、结终端厚氧层；32、氧化硅层；32a、第一侧面；32b、第二侧面；32c、第一上表面；32d、第二上表面；33、栅极走线；34、第一介质层；35、栅极金属层；40、体区；41、源区；42、主结；43、栅极氧化层；44、多晶硅栅极；45、第二介质层；46、源极金属层；50、漏极金属层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率器件，其包括有源区和位于所述有源区外侧的终端区，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；位于所述终端区自所述外延层的上表面向下延伸至所述外延层内的第二导电类型的结终端扩展结；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面的结终端厚氧层；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面且与所述结终端厚氧层相连的阶梯型的氧化硅层，所述氧化硅层包括第一上表面、与第一上表面平行且低于所述第一上表面的第二上表面、连接所述第一上表面及所述第二上表面的第一侧面、与所述第一侧面平行且与所述第二上表面连接的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面位于所述第二上表面的上下两侧，所述第一侧面与结终端扩展结的靠近所述有源区的侧面位于同一平面，所述第一上表面与所述结终端厚氧层的上表面位于同一平面；位于所述第一上表面、第二上表面和所述结终端厚氧层的上表面的栅极走线；在所述栅极走线和所述氧化硅层的外侧间隔设置的第一介质层；间隔设置的第一介质层之间的栅极金属层。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，其包括有源区和位于所述有源区外侧的终端区，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层；位于所述终端区自所述外延层的上表面向下延伸至所述外延层内的第二导电类型的结终端扩展结；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面的结终端厚氧层；位于所述终端区形成在所述外延层的上表面且与所述结终端厚氧层相连的阶梯型的氧化硅层，所述氧化硅层包括第一上表面、与第一上表面平行且低于所述第一上表面的第二上表面、连接所述第一上表面及所述第二上表面的第一侧面、与所述第一侧面平行且与所述第二上表面连接的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面位于所述第二上表面的上下两侧，所述第一侧面与结终端扩展结的靠近所述有源区的侧面位于同一平面，所述第一上表面与所述结终端厚氧层的上表面位于同一平面；位于所述第一上表面、第二上表面和所述结终端厚氧层的上表面的栅极走线；在所述栅极走线和所述氧化硅层的外侧间隔设置的第一介质层；间隔设置的第一介质层之间的栅极金属层。2.根据权利要求1所述的一种功率器件，其特征在于，所述功率器件还包括位于所述有源区自所述外延层的上表面间隔设置的栅极氧化层，形成在所述栅极氧化层的上表面的多晶硅栅极，形成在所述多晶硅栅极外侧的第二介质层。3.根据权利要求1所述的一种功率器件，其特征在于，所述功率器件还包括位于所述有源区自所述外延层的上表面延伸至所述外延层内的第二导电类型的体区、形成在所述体区的上表面延伸至所述体区的内的第二导电类型的源区。4.根据权利要求1所述的一种功率器件，其特征在于，所述功率器件还包括位于所述有源区与终端区交界处自所述外延层的上表面延伸至所述外延层内的与所述结终端扩展结相连的第二导电类型的主结。5.根据权利要求2所述的一种功率器件，其特征在于，所述功率器件还包括形成在所述第二介质层外侧的源极金属层，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：盛世瑶兰深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44