功率器件的终端结构制造技术

本发明专利技术公开了一种功率器件的终端结构，终端结构包括：形成于过渡区中的P型环。位于终端区中N型外延层组成终端漂移区，P型环和终端漂移区组成表面横向耗尽的PN结，用于承受功率器件的横向电压。在终端漂移区的表面上设置有导电材料覆盖结构，导电材料覆盖结构使终端漂移区的各位置表面上都被导电材料覆盖，用于阻止外界可移动电荷对所述终端漂移区的表面电场的影响，提高终端结构的耐压。本发明专利技术能降低或防止外界可移动电荷对终端区的漂移区表面的电场强度的影响，从而能降低器件的漏电，增加器件的击穿电压，且工艺成本低。

【技术实现步骤摘要】
功率器件的终端结构
本专利技术涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种功率器件的终端结构。
技术介绍
功率器件通常分成三部分，分别是电荷流动区即原胞区，过渡区和终端区。原胞区中形成有器件的单元结构即原胞，各原胞在导通时会有电荷流动，故原胞区决定了功率器件芯片的导通电阻，芯片的原胞区面积越大，芯片的导通电阻越小。终端区围绕在原胞区的周侧，而过渡区则位于原胞区和终端区之间。过渡区会影响器件的抗雪崩耐量的能力。终端区的设计主要是希望器件的击穿电压不会因为终端而降低。如图1所示，是现有第一种功率器件的终端结构的结构示意图；终端结构包括：P型环102，形成于所述过渡区中，所述P型环102和所述电荷流动区中的P型阱相接触，所述P型环102和所述P型阱都形成于N型外延层101上。位于所述终端区中所述N型外延层101组成终端漂移区，所述P型环102和所述终端漂移区组成表面横向耗尽的PN结，用于承受功率器件的横向电压。所述功率器件通常为垂直结构器件，位于所述电荷流动区的所述P型阱底部的所述N型外延层101组成器件区漂移区；所述P型阱和所述器件区漂移区形成垂直结构的PN结，所述P型阱的顶部通过接触孔104连接到由正面金属层组成的第一电极105，所述P型环102的顶部也通过接触孔104连接到所述第一电极105。所述功率器件能为功率PN结二极管，VDMOS如沟槽MOSFET，IGBT等。以功率PN结二极管为例，功率PN结二极管的原胞结构直接由所述P型阱和所述器件区漂移区形成垂直结构的PN结组成，所述第一电极为阳极；在所述N型外延层101形成有背面金属层并组成阴极。以所述功率器件为VDMOS为例，VDMOS的原胞结构还包括位于所述P型阱中的源区，栅极结构覆盖所述P型阱形成沟道，漏区形成于所述N型外延层101的背面，在漏区背面形成有背面金属层并组成漏极。所述第一电极为源极。在所述终端区的最外出的所述N型外延层101表面设置有由N+区组成的截止区103。由图1所述可知，功率器件通常为垂直器件和终端结构则为一个横向器件。终端结构主要用于承受器件的横向电压。而这种横向电压主要是通过所述P型环102和所述终端漂移区组成PN结来承受。实际上，所述P型环102和所述终端漂移区组成PN结击穿电压比理论上的1维结构的PN结的击穿电压要低很多，原因为所述P型环102具有曲率效应。如果采用更深的所述P型环102的结深，如增加所述P型环102的掺杂注入的能量，或者是采用更高的热过程，都可以降低曲率效应，从而提高所述P型环102和所述终端漂移区组成的PN结的耐压。但是如果器件的击穿电压很高，超过100V以上，仅仅增加结深的方法就很难符合要求。为了降低所述P型环102的曲率，现有方法中有如下几种改进的结构，现分别介绍如下：如图2所示，是现有第二种功率器件的终端结构的结构示意图；现有第二种结构和现有第一种结构的区别之处为，现有第二种结构中增加了结终端扩展区(JTE)106，所述结终端扩展区106的结深小于所述P型环102的结深，所述结终端扩展区106从所述P型环102中向所述终端漂移区中扩展，用以提高所述P型环102和所述终端漂移区的PN结的宽度，并从而降低曲率效应。如图3所示，是现有第三种功率器件的终端结构的结构示意图；现有第三种结构和现有第一种结构的区别之处为，现有第三种结构中增加了多个P型掺杂的浮空环107。所述P型环102和所述浮空环107之所以称为环是因为在俯视面的版图结构上，所述P型环102和所述浮空环107都为环状结构，且都是环绕在位于中间区域的原胞区的周侧。各所述浮空环107之间具有间隔，且各所述浮空环107和所述终端漂移区之间具有间隔，各间距可以相等也可以不相等。各所述浮空环107用于增加对所述终端漂移区的横向耗尽。如图4所示，是现有第四种功率器件的终端结构的结构示意图；现有第四种结构和现有第一种结构的区别之处为，现有第四种结构中具有特征：所述P型环102的顶部通过接触孔104连接的正面金属层即第一电极105还延伸到所述终端漂移区的表面上方并组成第一场板结构105a，图4中单独用标记105a表示第一场板结构。第一场板结构105a的宽度通常在几微米到几十微米之间，取决于击穿电压的要求。上述三种结构为通过降低所述P型环102的曲率来提高器件的所述P型环102和所述终端漂移区组成的PN结的耐压的结构。如图5所示，是现有第五种功率器件的终端结构的结构示意图；现有第五种结构和现有第四种结构的区别之处为，现有第五种结构具有特征：在所述N型外延层101中具有超结结构，超结结构包括了交替排列的P型柱108和N型柱，N型柱由P型柱108之间的N型外延层101组成。另外，图1中，所述截止区103的顶部未形成接触孔。通常，在所述截止区103的顶部也能设置接触孔104并连接到由正面金属层形成的电极105b，该电极105b可以直接和漏极相连，图5中则显示了所述截止区103顶部的电极105b的结构。另外，由于器件的终端结构是一个横向结构。横向结构，电场的峰值在N型外延层101表面。因此外界的可移动电荷很容易影响表面电场，从而影响器件终端结构的击穿电压，从而增加器件的漏电，器件击穿电压的降低。为了降低外界可移动电荷对电场表面的影响，可以采用比较厚的钝化层，改进钝化层的材料，增加聚酰亚胺(Polyimide)和选用性能更好的塑封料。但是这个都会增加芯片的成本，带来成本的增加。通常，外界可移动电荷包括水汽和水蒸气。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种功率器件的终端结构，能降低或防止外界可移动电荷对终端区的漂移区表面的电场强度的影响，从而能降低器件的漏电，增加器件的击穿电压，且工艺成本低。为解决上述技术问题，本专利技术提供的功率器件的终端结构中功率器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；终端结构设置在所述过渡区和所述终端区上，所述终端结构包括：P型环，形成于所述过渡区中，所述P型环和所述电荷流动区中的P型阱相接触，所述P型环和所述P型阱都形成于N型外延层上。位于所述终端区中所述N型外延层组成终端漂移区，所述P型环和所述终端漂移区组成表面横向耗尽的PN结，用于承受功率器件的横向电压。在所述终端漂移区的表面上设置有导电材料覆盖结构，所述导电材料覆盖结构使所述终端漂移区的各位置表面上都被导电材料覆盖，用于阻止外界可移动电荷对所述终端漂移区的表面电场的影响，提高所述终端结构的耐压。进一步的改进是，所述导电材料覆盖结构包括两层以上的导电材料覆盖层，所述终端漂移区的各位置表面至少覆盖有一层所述导电材料覆盖层。进一步的改进是，所述导电材料覆盖结构包括两层的导电材料覆盖层，第一层导电材料覆盖层的导电材料为多晶硅或金属，第二层导电材料覆盖层的导电材料为金属；在纵向上，所述第一层导电材料覆盖层位于所述第二导电材料覆盖层的底部。进一步的改进是，所述第一层导电材料覆盖层为分段式结构，在所述第一层导电材料覆盖层的各段之间的区域上被所述第二层导电材料覆盖层覆盖，使得所述终端漂移区的各位置表面都被导电材料覆盖。所述第二层导电材料覆盖层为分段式结构，在所述第二层导电材料覆盖层的各段之间的区域下方设置有所述第一层导电材料覆盖层的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率器件的终端结构，其特征在于，功率器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；终端结构设置在所述过渡区和所述终端区上，所述终端结构包括：P型环，形成于所述过渡区中，所述P型环和所述电荷流动区中的P型阱相接触，所述P型环和所述P型阱都形成于N型外延层上；位于所述终端区中所述N型外延层组成终端漂移区，所述P型环和所述终端漂移区组成表面横向耗尽的PN结，用于承受功率器件的横向电压；在所述终端漂移区的表面上设置有导电材料覆盖结构，所述导电材料覆盖结构使所述终端漂移区的各位置表面上都被导电材料覆盖，用于阻止外界可移动电荷对所述终端漂移区的表面电场的影响，提高所述终端结构的耐压。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的终端结构，其特征在于，功率器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；终端结构设置在所述过渡区和所述终端区上，所述终端结构包括：P型环，形成于所述过渡区中，所述P型环和所述电荷流动区中的P型阱相接触，所述P型环和所述P型阱都形成于N型外延层上；位于所述终端区中所述N型外延层组成终端漂移区，所述P型环和所述终端漂移区组成表面横向耗尽的PN结，用于承受功率器件的横向电压；在所述终端漂移区的表面上设置有导电材料覆盖结构，所述导电材料覆盖结构使所述终端漂移区的各位置表面上都被导电材料覆盖，用于阻止外界可移动电荷对所述终端漂移区的表面电场的影响，提高所述终端结构的耐压。2.如权利要求1所述的功率器件的终端结构，其特征在于：所述导电材料覆盖结构包括两层以上的导电材料覆盖层，所述终端漂移区的各位置表面至少覆盖有一层所述导电材料覆盖层。3.如权利要求2所述的功率器件的终端结构，其特征在于：所述导电材料覆盖结构包括两层的导电材料覆盖层，第一层导电材料覆盖层的导电材料为多晶硅或金属，第二层导电材料覆盖层的导电材料为金属；在纵向上，所述第一层导电材料覆盖层位于所述第二导电材料覆盖层的底部。4.如权利要求3所述的功率器件的终端结构，其特征在于：所述第一层导电材料覆盖层为分段式结构，在所述第一层导电材料覆盖层的各段之间的区域上被所述第二层导电材料覆盖层覆盖，使得所述终端漂移区的各位置表面都被导电材料覆盖；所述第二层导电材料覆盖层为分段式结构，在所述第二层导电材料覆盖层的各段之间的区域下方设置有所述第一层导电材料覆盖层的材料，使得所述终端漂移区的各位置表面都被导电材料覆盖。5.如权利要求3所述的功率器件的终端结构，其特征在于：所述第一层导电材料覆盖层浮空设置；或者，所述第一层导电材料覆盖层连接一个固定电位；或者，所述第一层导电材料覆盖层连接一个变动电位；所述第二层导电材料覆盖层浮空设置；或者，所述第二层导电材料覆盖层连接一个固定电位；或者，所述第二层导电材料覆盖层连接一个变动电位。6.如权利要求4所述的功率器件的终端结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖胜安，
申请(专利权)人：深圳尚阳通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44