功率半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种功率半导体器件及其制备方法。该功率半导体器件包括有源区和终端区，有源区和终端区均具有衬底，终端区环绕有源区设置，终端区包括：场限环，位于衬底中，且场限环与衬底的导电类型相反；场隔离结构，位于衬底上，且场隔离结构包括沿远离衬底的方向顺序层叠的第一场氧层、绝缘介质层和第二场氧层，第一场氧层和第二场氧层的介电常数均小于绝缘介质层的介电常数；场板，位于衬底上，且部分场板贯穿场隔离结构并与场限环接触设置，另一部分场板设置于场隔离结构远离衬底的一侧。采用上述功率半导体器件，能够减少器件整体高温热处理过程的时间，进而减少了晶格缺陷的数量，最终有效地改善了器件的泄漏电流。

Power semiconductor device and its preparation

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件
，具体而言，涉及一种功率半导体器件及其制备方法。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，功率半导体器件成为了电力电子应用中的核心元器件。随着功率器件向高功率的领域发展，电力电子的应用迫切需要功率半导体器件具备更低的泄漏电流功耗损失和更高的可靠性保证。除从功率半导体器件的结构方面进行优化设计来确保器件能够满足所规定的击穿电压和泄漏电流外，功率半导体器件还需要非常洁净的加工环境和精准的制作工艺能力，将各种可能的杂质污染以及各种固定电荷和可动电荷的数量控制在一定的范围内，从而确保产品的各种性能参数和可靠性要求。图1示出了一种典型的功率MOSFET的器件结构，包括场限环10′、层间膜20′、场板30′、层间膜40′、基区50′、源区60′、栅氧层70′、栅极层80′、源极电极90′、衬底100′、栅极电极110′、钝化层120′和漏极引出层130′。这种功率器件的终端结构一般需要较厚的场氧化膜(通常6000～15000A)，但这会带来较长的高温热处理过程，导致器件中由于高温热处理而产生的缺陷增多，从而使器件具有相对较大的泄漏电流；并且，这种功率器件对产品加工工艺的要求非常高，对产品加工过程中可能存在的污染和电荷非常敏感。也就是说，一旦在产品加工过程中不论什么原因导致污染或电荷的引入，具有这种终端结构的功率半导体器件的反向截止泄漏电流将不可避免地出现劣化和增大，进而影响器件的可靠性，更进一步导致器件失效。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种功率半导体器件及其制备方法，以解决现有技术中功率器件的终端结构易导致反向截止泄漏电流增大的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种功率半导体器件，包括有源区和终端区，有源区和终端区均具有衬底，终端区环绕有源区设置，终端区包括：场限环，位于衬底中，且场限环与衬底的导电类型相反；场隔离结构，位于衬底上，且场隔离结构包括沿远离衬底的方向顺序层叠的第一场氧层、绝缘介质层和第二场氧层，第一场氧层和第二场氧层的介电常数均小于绝缘介质层的介电常数；场板，位于衬底上，且部分场板贯穿场隔离结构并与场限环接触设置，另一部分场板设置于场隔离结构远离衬底的一侧。进一步地，绝缘介质层的介电常数满足4～10。进一步地，第一场氧层和第二场氧层均为二氧化硅层，绝缘介质层为氮化硅层。进一步地，绝缘介质层的厚度为进一步地，第一场氧层的厚度为进一步地，第二场氧层的厚度为进一步地，功率半导体器件还包括层间膜，层间膜位于场隔离结构远离衬底的一侧，部分场板顺序贯穿层间膜和场隔离结构并与场限环接触设置，另一部分场板设置于层间膜远离场隔离结构的一侧。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述的功率半导体器件的制备方法，包括形成有源区和终端区的步骤，终端区环绕有源区设置，其中，形成终端区的步骤包括：在衬底上顺序形成的第一场氧层、绝缘介质层和第二场氧层，得到场隔离结构；在场隔离结构中形成与衬底连通的第一扩散孔，通过第一扩散孔在衬底中形成场限环，场限环与衬底的导电类型相反；在衬底上形成场板，部分场板通过第一扩散孔与场限环接触，另一部分场板位于场隔离结构远离衬底的一侧。进一步地，采用LPCVD工艺形成绝缘介质层。进一步地，形成第二场氧层的步骤包括：采用LPCVD或PECVD工艺在绝缘介质层表面沉积场氧材料，对场氧材料进行热退火，以得到第二场氧层。应用本专利技术的技术方案，提供了一种功率半导体器件，该功率半导体器件的终端区中采用第一场氧层、绝缘介质层和第二场氧层的场隔离结构代替现有技术中的单层场氧膜，由于绝缘介质层具有大于第一场氧层和第二场氧层的介电常数，从而不需要在衬底表面上生长较厚的场氧化层，只需要设置很薄的场氧化层就能满足设计要求，从而通过减少第一场氧层与第二场氧层的厚度，能够减少器件整体高温热处理过程的时间，进而减少了晶格缺陷的数量，最终有效地改善了器件的泄漏电流。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据现有技术中所提供的一种功率半导体器件的剖面结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施方式所提供的一种功率半导体器件的剖面结构示意图；图3示出了图2中所示的功率半导体器件中终端区的剖面结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10′、场限环；20′、层间膜；30′、场板；40′、层间膜；50′、基区；60′、源区；70′、栅氧层；80′、栅极层；90′、源极电极；100′、衬底；110′、栅极电极；120′、钝化层；130′、漏极电极。10、场限环；20、场隔离结构；210、第一场氧层；220、绝缘介质层；230、第二场氧层；30、场板；40、层间膜；50、基区；60、源区；70、栅氧层；80、栅极层；90、源极电极；100、衬底；110、栅极电极；120、钝化层；130、漏极电极。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，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的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术的
技术介绍
中记载了现有技术中功率器件的终端结构易导致其泄漏电流增大的问题。本专利技术的申请人为了解决上述技术问题，提供了一种功率半导体器件，如图2和图3所示，包括有源区和终端区，有源区和终端区均具有衬底100，终端区环绕有源区设置，且该终端区包括场限环10、场隔离结构20和场板30，场限环10位于衬底100中，且场限环10与衬底100的导电类型相反；场隔离结构20位于衬底100上，且场隔离结构20包括沿远离衬底100的方向顺序层叠的第一场氧层210、绝缘介质层220和第二场氧层230，第一场氧层210和第二场氧层230的介电常数均小于绝缘介质层220的介电常数；场板30位于衬底100上，且部分场板30贯穿场隔离结构20并与场限环10接触设置，另一部分场板30设置于场隔离结构20远离衬底100的一侧。本专利技术上述功率半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件，包括有源区和终端区，所述有源区和所述终端区均具有衬底(100)，所述终端区环绕所述有源区设置，其特征在于，所述终端区包括：/n场限环(10)，位于衬底(100)中，且所述场限环(10)与所述衬底(100)的导电类型相反；/n场隔离结构(20)，位于所述衬底(100)上，且所述场隔离结构(20)包括沿远离所述衬底(100)的方向顺序层叠的第一场氧层(210)、绝缘介质层(220)和第二场氧层(230)，所述第一场氧层(210)和所述第二场氧层(230)的介电常数均小于所述绝缘介质层(220)的介电常数；/n场板(30)，位于所述衬底(100)上，且部分所述场板(30)贯穿所述场隔离结构(20)并与所述场限环(10)接触设置，另一部分所述场板(30)设置于所述场隔离结构(20)远离所述衬底(100)的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件，包括有源区和终端区，所述有源区和所述终端区均具有衬底(100)，所述终端区环绕所述有源区设置，其特征在于，所述终端区包括：
场限环(10)，位于衬底(100)中，且所述场限环(10)与所述衬底(100)的导电类型相反；
场隔离结构(20)，位于所述衬底(100)上，且所述场隔离结构(20)包括沿远离所述衬底(100)的方向顺序层叠的第一场氧层(210)、绝缘介质层(220)和第二场氧层(230)，所述第一场氧层(210)和所述第二场氧层(230)的介电常数均小于所述绝缘介质层(220)的介电常数；
场板(30)，位于所述衬底(100)上，且部分所述场板(30)贯穿所述场隔离结构(20)并与所述场限环(10)接触设置，另一部分所述场板(30)设置于所述场隔离结构(20)远离所述衬底(100)的一侧。


2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述绝缘介质层(220)的介电常数满足4～10。


3.根据权利要求2所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一场氧层(210)和所述第二场氧层(230)均为二氧化硅层，所述绝缘介质层(220)为氮化硅层。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体器件，其特征在于，所述绝缘介质层(220)的厚度为


5.根据权利要求4所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一场氧层(210)的厚度为


6.根据权利要求4所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第二场氧层(230)的厚度为


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：华国安，
申请(专利权)人：河南省丽晶美能电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41