[发明专利]半导体功率器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种半导体功率器件及其制作方法。所述半导体功率器件包括有源区及位于所述有源区外围的终端结构，所述终端结构包括分压区域，所述分压区域包括N型衬底、位于所述N型衬底上方的N型外延层、形成于所述N型外延层表面的P型注入区、及介质材料，其中所述P型注入区表面具有凹槽，所述凹槽的底面具有台阶，所述介质材料位于所述凹槽中且覆盖所述台阶。

【技术领域】

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别地，涉及一种半导体功率器件及其制作方法。

【背景技术】

目前，半导体功率器件已经越来越广泛的使用。举例来说，沟槽型垂直双扩散场效应晶体管(VDMOS)，其漏源两极分别在器件的两侧,使电流在器件内部垂直流通,增加了电流密度,改善了额定电流,单位面积的导通电阻也较小，是一种用途非常广泛的功率器件。超结MOSFET则是利用复合缓冲层里面交替的N柱和P柱进行电荷补偿,使P区和N区相互耗尽,形成理想的平顶电场分布和均匀的电势分布,从而达到提高击穿电压并降低导通电阻的目的的半导体功率器件。

对于以上半导体功率器件，要达到理想的效果,其前提条件就是器件的电荷平衡。因此,制作半导体功率器件的终端结构的超结技术从诞生开始,它的制造工艺就是围绕如何制造电荷平衡的N柱和P柱进行的。目前使用的制造技术主要有：多次外延和注入技术，深槽刻蚀和填槽等技术。

具体来说，半导体功率器件的最重要性能就是阻断高压，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。在器件边缘耗尽区电场曲率增大，会导致电场强度比管芯内部大，在电压升高的过程中管芯边缘会早于管芯内部出现雪崩击穿，为了最大化器件的性能，需要在器件边缘设计分压结构，减少有源区(也称为元胞区)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，使器件的边缘和内部同时发生击穿。特别是，半导体功率器件的截止环在终端结构的分压区域和划片道之间，分布在器件的外围，为实现器件的高可靠性要求，其在半导体功率器件上是不可缺少的。

然而，目前的半导体功率器件的终端结构可能存在的缺点是：表面氧化层的界面电荷会对器件表面电势产生很大影响，影响分压效果，使击穿电压降低。同时有源区的P柱表面经过器件制造过程中多次热过程后离子浓度会降低，影响表面击穿强度，降低器件击穿电压，影响器件性能，有必要改善。

【发明内容】

针对现有方法的不足，本发明提出了一种半导体功率器件及其制作方法。

一种半导体功率器件，其包括有源区及位于所述有源区外围的终端结构，所述终端结构包括分压区域，所述分压区域包括N型衬底、位于所述N型衬底上方的N型外延层、形成于所述N型外延层表面的P型注入区、及介质材料，其中所述P型注入区表面具有凹槽，所述凹槽的底面具有台阶，所述介质材料位于所述凹槽中且覆盖所述台阶。

在一种实施方式中，所述凹槽的底面包括第一表面，所述台阶包括第二表面及连接于所述第一表面与所述第二表面之间的连接面，所述第一表面与所述第二表面平行。

在一种实施方式中，所述凹槽还包括第一侧面及第二侧面，所述第一侧面连接所述第一表面远离所述台阶的一端，所述第二侧面连接所述第二表面远离所述连接面的一端，所述连接面与所述第一表面与所述第二表面垂直连接，所述第一侧面与所述第一表面垂直连接，所述第二侧面与所述第二表面垂直连接。

在一种实施方式中，所述终端结构还包括截止环及划片道，所述截止环位于所述分压区域远离所述有源区的一侧，所述划片道位于所述截止环远离所述分压区域的一侧，所述N型外延层及所述N型衬底还延伸至所述有源区、所述截止环、及所述划片道，所述截止环包括形成于所述N型外延层表面且邻近所述划片道的另一P型注入区。

在一种实施方式中，所述有源区包括形成于所述N型外延层中的P柱，所述P柱、所述P型注入区与另一P型注入区是在同一注入步骤中形成。