超结功率器件及其制造方法技术

本申请实施例提供一种超结功率器件及其制造方法，其中，超结功率器件包括：元胞区和终端结构；所述终端结构包括：基底；在基底之上的外延层；外延层内设有至少两个并列排布的第一导电柱、第一场限环及体内场板；第一场限环与第一导电柱一一对应且设置于第一导电柱的上方，第一场限环与第一导电柱之间通过外延层隔开；体内场板贯穿于第一场限环及第一导电柱内部；沿着远离元胞区的方向，第一导电柱的长度逐渐减小；第一导电柱与外延层的导电类型相反。本申请实施例提供的超结功率器件及其制造方法能够更好地调节终端区域的电荷平衡，有效避免传统超结功率器件容易产生多个电场峰值并提前击穿于器件表面，提高器件的击穿电压。提高器件的击穿电压。提高器件的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
超结功率器件及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体技术，尤其涉及一种超结功率器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]高压超结功率器件通常分为元胞区和终端区两部分，目前应用最为广泛的一种高压超结功率器件中，终端区采用与元胞区相同的超结结构，即：P型柱与N型柱的宽度之比为1:1，如图1所示。在承受反向耐压时，终端区表面存在许多电场峰值，这些电场峰值会使终端区在低电压下提前发生击穿，而且击穿发生在器件的表面，不利于超结功率器件的稳定性及可靠性。
[0003]在一些终端区的表面通过设置场板+场限环的方式以辅助调节器件表面的电场，但对于超结功率器件而言，该方案仍然使电场集中在终端区远离元胞区的P型柱附近，对电场调节的效果仍然不能够满足超结功率器件的要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种超结功率器件及其制造方法。
[0005]根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种超结功率器件，包括：元胞区和终端结构；所述终端结构包括：
[0006]基底；
[0007]在基底之上的外延层；外延层内设有至少两个并列排布的第一导电柱、第一场限环及体内场板；第一场限环与第一导电柱一一对应且第一场限环设置于第一导电柱的上方，第一场限环与第一导电柱之间通过外延层隔开；体内场板贯穿于第一场限环及第一导电柱内部；沿着远离元胞区的方向，第一导电柱的长度逐渐减小；第一导电柱与外延层的导电类型相反。
[0008]根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种超结功率器件的制造方法，包括：
[0009]在基底之上形成外延层；
[0010]在外延层内刻蚀形成第一沟槽；沿着远离元胞区的方向，第一沟槽的深度逐渐减小；
[0011]在第一沟槽的侧壁和底部形成掺杂层，得到第一导电柱；掺杂层与外延层的导电类型相反；
[0012]继续生长外延层，然后在生长的外延层内形成第一场限环，第一场限环与第一导电柱之间通过外延层隔开；第一场限环与第一导电柱的位置一一对应；
[0013]在第一场限环内刻蚀，直至穿透第一场限环与第一导电柱之间的外延层；
[0014]在第一沟槽内形成体内场板。
[0015]本申请实施例提供的技术方案，超结功率器件包括元胞区和终端结构，其中终端结构包括基底及位于基底之上的外延层，外延层内设有至少两个并列排布的第一导电柱、
第一场限环及体内场板；第一场限环与第一导电柱一一对应且第一场限环设置于第一导电柱的上方，第一场限环与第一导电柱之间通过外延层隔开；体内场板贯穿于第一场限环及第一导电柱内部；沿着远离元胞区的方向，第一导电柱的长度逐渐减小；第一导电柱与外延层的导电类型相反，并且体内场板穿过第一场限环和第一导电柱，能够在功率器件反向耐压能够更好地调节终端区域的电荷平衡，优化耗尽层的曲线，能够有效避免传统超结功率器件容易产生多个电场峰值并提前击穿于器件表面，以及电场集中在终端结构边缘沟槽的问题，提高器件的击穿电压。
附图说明
[0016]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0017]图1为相关技术中超结功率器件的结构示意图；
[0018]图2为本申请实施例提供的超结功率器件的结构示意图；
[0019]图3为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法的流程图；
[0020]图4为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中在基底之上形成外延层的结构示意图；
[0021]图5为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中在外延层内刻蚀形成沟槽的结构示意图；
[0022]图6为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中形成第一导电柱的结构示意图；
[0023]图7为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中形成场限环的结构示意图；
[0024]图8为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中形成绝缘层及导电孔的结构示意图；
[0025]图9为本申请实施例提供的超结功率器件制造方法中形成表面场板的结构示意图。
[0026]附图标记：
[0027]1‑
基底；
[0028]2‑
外延层；21
‑
第一沟槽；22
‑
第二沟槽；23
‑
体内场板；
[0029]31
‑
第一导电柱；32
‑
第三导电柱；
[0030]41
‑
第一场限环；42
‑
第二场限环；
[0031]5‑
绝缘层；51
‑
第一导电孔；52
‑
第二导电孔；
[0032]6‑
表面场板；
[0033]71
‑
第一终端区；72
‑
第二终端区。
具体实施方式
[0034]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]本实施例提供一种超结功率器件，包括：元胞区和终端结构。其中，元胞区可采用本领域常规方案实现。本实施例提供的终端结构在元胞区的旁侧。
[0036]如图1所示，本实施例提供的超结功率器件的终端结构包括：基底1和外延层2。基底1与外延层2可采用相同的掺杂类型，例如都可以为N型掺杂，也可以都为P型掺杂，本实施例以N型掺杂为例进行说明。技术人员可以将本实施例所提供的方案进行适应性修改后应用于P型掺杂的器件。
[0037]外延层2内设有至少两个并列排布的第一导电柱31、第一场限环41和体内场板23。其中，第一导电柱31沿外延层2的厚度方向延伸，第一场限环41与第一导电柱31一一对应，且第一场限环41设置于第一导电柱31的上方，第一场限环41与第一导电柱31之间通过外延层2隔开。
[0038]体内场板23贯穿于第一场限环41及第一导电柱31内部，即体内场板23从第一场限环41的上表面向下一直贯穿至第一导电柱31的底部。
[0039]沿着远离元胞区的方向，第一导电柱31的长度逐渐减小。参照图1的结构，终端结构位于元胞区的右侧，则沿着图2从左向右的方向，第一导电柱31的长度逐渐减小。
[0040]第一导电柱31与外延层2的导电类型相反。当外延层2为N型掺杂时，第一导电柱31为P型掺杂；当外延层2为P型掺杂时，第一导电柱31为N型掺杂。第一场限环41的掺杂类型与第一导电柱31相同。
[0041]本实施例提供的技术方案，超结功率器件包括元胞区和终端结构，其中终端结构包括基底及位于基底之上的外延层，外延层内设有至少两个并列排布的第一导电柱、第一场限环及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超结功率器件，其特征在于，包括：元胞区和终端结构；所述终端结构包括：基底；在基底之上的外延层；外延层内设有至少两个并列排布的第一导电柱、第一场限环及体内场板；第一场限环与第一导电柱一一对应且第一场限环设置于第一导电柱的上方，第一场限环与第一导电柱之间通过外延层隔开；体内场板贯穿于第一场限环及第一导电柱内部；沿着远离元胞区的方向，第一导电柱的长度逐渐减小；第一导电柱与外延层的导电类型相反。2.根据权利要求1所述的超结功率器件，其特征在于，沿着远离元胞区的方向，第一导电柱之间的距离逐渐减小。3.根据权利要求1或2所述的超结功率器件，其特征在于，沿着远离元胞区的方向，第一导电柱的宽度逐渐减小。4.根据权利要求1或2所述的超结功率器件，其特征在于，相邻第一导电柱之间的外延层作为第二导电柱；第二导电柱的宽度与第一导电柱的宽度之比大于5:1。5.根据权利要求3所述的超结功率器件，其特征在于，第一场限环的宽度与第一导电柱的宽度相同。6.根据权利要求1所述的超结功率器件，其特征在于，所述外延层内还设有至少两个间隔设置的第三导电柱及位于第三导电柱上方的第二场限环，第二场限环与第三导电柱之间通过外延层隔开；第三导电柱位于元胞区与第一导电柱之间；第三导电柱的导电类型与第一导电柱中相同；各第三导电柱等间距排布，各第三导电柱的长度相等。7.根据权利要求6所述的超结...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁金伟，
申请(专利权)人：苏州华太电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：