[发明专利]功率器件的终端结构、功率器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种功率器件的终端结构，具有所述终端结构的功率器件，还涉及一种功率器件的终端结构的制造方法。

背景技术

功率器件(包括IGBT、VDMOS等)的耐压是一个重要的参数，而耐压受终端结构的影响很大，因此对器件的可靠性及其安全工作至关重要。本领域开发了多种高压终端技术，比如场限制环法、场板法、场环场板混合终端结构，斜面造型法、结终端扩展法、可变表面掺杂法等。然而，这些方法各有各的缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种新型的功率器件的终端结构。

一种功率器件的终端结构，包括衬底，位于衬底第一表面的截止环和位于器件有源区和所述截止环之间的分压环，所述截止环为第一掺杂类型，所述分压环为第二掺杂类型，还包括位于衬底第一表面所述分压环上的钝化结构，所述钝化结构包括半绝缘多晶硅钝化层，所述半绝缘多晶硅钝化层通过接触孔内填充的金属互连线分别电连接所述分压环两旁的所述有源区和所述截止环，所述第一掺杂类型和第二掺杂类型为相反的掺杂类型。

在其中一个实施例中，所述钝化结构为三层结构，包括中间的所述半绝缘多晶硅钝化层、底部的第一二氧化硅钝化层和顶部的第二二氧化硅钝化层，所述金属互连线穿过所述第二二氧化硅钝化层连接所述半绝缘多晶硅钝化层。

在其中一个实施例中，所述半绝缘多晶硅钝化层的折射率为1.4～1.6。

在其中一个实施例中，所述半绝缘多晶硅钝化层的相对介电常数为8～10。

在其中一个实施例中，所述分压环的结深为4微米～6微米。

上述功率器件的终端结构，采用半绝缘多晶硅终端结构再结合降低表面场 (Reduced Surface Field，RESURF)技术，解决了小的终端尺寸与高击穿电压性能之间的矛盾，相比于场限环和场板混合终端结构，有效节省了58％的终端尺寸。半绝缘多晶硅终端结构简单，受结工艺波动影响较小，利于工艺控制。且半绝缘多晶硅是高压器件理想的钝化层介质，能够有效屏蔽外电场，有效保护了硅衬底的表面能态，提升了器件终端击穿电压。采用将半绝缘多晶硅钝化层与主结及等位环电连接使电位相等的RESURF技术，有效降低了硅半导体表面的峰值电场，大大减小了器件漏电流，能够彻底解决功率器件反向耐压曲线蠕动、漂移以及反向漏电流大等问题，使得功率器件在高温环境下具有较高的稳定性，因此在产品良率方面具有明显优势。

还有必要提供一种具有上述终端结构的功率器件。

一种功率器件，包括有源区和有源区周围的终端结构，所述半绝缘多晶硅钝化层通过金属互连线电连接所述有源区，是连接有源区的第二掺杂类型的主结。

在其中一个实施例中，所述分压环的掺杂浓度小于所述主结的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，还包括位于所述衬底的第二表面的发射极掺杂层，以及位于所述发射极掺杂层表面的金属层，所述发射极掺杂层为第二掺杂类型且掺杂浓度大于所述主结的掺杂浓度，所述第二表面为与所述第一表面相背离的表面，所述发射极掺杂层和所述金属层组成器件的发射极。

还有必要提供一种功率器件的终端结构的制造方法。

一种功率器件的终端结构的制造方法，包括：在衬底的第一表面光刻并注入第一掺杂类型的离子，在衬底的边缘形成截止环；在衬底的第一表面光刻并注入第二掺杂类型的离子，在所述截止环和有源区之间形成分压环；所述第一掺杂类型和第二掺杂类型为相反的掺杂类型；在所述分压环上的衬底第一表面上方形成钝化结构，所述钝化结构包括半绝缘多晶硅钝化层；光刻并刻蚀所述钝化结构，形成接触孔；在所述钝化结构表面形成金属互连线，所述金属互连线穿过所述接触孔，将所述半绝缘多晶硅钝化层与所述有源区和所述截止环连接在一起。

在其中一个实施例中，所述在所述分压环上的衬底第一表面上方形成钝化 结构的步骤包括：在所述衬底的表面形成第一二氧化硅钝化层；在所述第一二氧化硅钝化层表面形成半绝缘多晶硅钝化层；在所述半绝缘多晶硅钝化层的表面形成第二二氧化硅钝化层。

在其中一个实施例中，所述在所述第一二氧化硅钝化层表面形成半绝缘多晶硅钝化层的步骤中，所述半绝缘多晶硅钝化层的相对介电常数为8～10。

在其中一个实施例中，所述在所述第一二氧化硅钝化层表面形成半绝缘多晶硅钝化层的步骤是，淀积半绝缘多晶硅，并通过设备监测所述半绝缘多晶硅钝化层的折射率，将折射率控制在1.4～1.6。