[发明专利]半导体功率装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体功率装置，特别是涉及一种具有超级接面(Super Junction)的半导体功率装置。

背景技术

半导体功率装置常应用于电源管理的部分，例如切换式电源供应器、计算机中心或周边电源管理IC、背光板电源供应器或马达控制等等用途，其种类包含有绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)与双载子接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)等装置。其中，由于MOSFET可节省电能而且可以提供较快的装置切换速度，因此被广泛地应用各领域中。

在现有的超级接面功率晶体管装置中，高压装置会被制作于一晶胞区内，在晶胞区的周围则环绕着一接面终端区(junction termination region)。通常在接面终端区内会形成多个同心环形沟渠，层层环绕着晶胞区，当作功率晶体管的耐压结构，用以承受来自漏极的高压。然而，在功率晶体管的操作过程中，现有技术的耐压结构无法持续承受来自漏极的高压，因此会造成装置电性的崩溃，使得功率晶体管的效能减损。因此，有必要提出一种能够承受高压的耐压结构，用以增进功率装置的可靠度用以及耐压能力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半导体功率装置，能够提升半导体功率装置的耐压能力。

本发明提供一种半导体功率装置，包含有一具有第一导电型的基材，一具有第二导电型的第一半导体层，位于基材上，一具有第二导电型的第二半导体层，位于第一半导体层上，一具有第二导电型的第三半导体层，位于第二半导体层上。至少一凹入式外延结构(recessed epitaxial structure)，其具有第一导电型，嵌入于第三半导体层中，其中凹入式外延结构位于一晶胞区域(cell region)内，而且其结构可以是一柱状结构或条状结构，但不限于此。一第一垂直掺杂区，其具有第一导电型，位于第三半导体层中，而且第一垂直掺杂区包围凹入式外延结构。一源极导体，设于凹入式外延结构上，以及一沟渠绝缘结构，位于一包围晶胞区域的接面终端区域(junction termination region)内，其中沟渠绝缘结构包括一沟渠、一第一绝缘层，设于沟渠的内壁上，以及一导电层，填入沟渠中，其中源极导体电连接导电层。

本发明还提供一种功率半导体装置，包含有一具有第一导电型的基材，一介电层，位于基材上，一具有第二导电型的半导体层，位于介电层上，一具有第二导电型的飘移层，位于半导体层上。至少一凹入式外延结构，其具有第一导电型，嵌入于飘移层中，其中凹入式外延结构位于一晶胞区域内。一垂直掺杂区，其具有第一导电型，位于飘移层中，而且垂直掺杂区包围凹入式外延结构。一源极导体，设于凹入式外延结构上。以及一沟渠绝缘结构，位于一包围晶胞区域的接面终端区域内，其中沟渠绝缘结构包括一沟渠、一绝缘层，设于沟渠的内壁上，用以及一导电层，填入沟渠中，其中源极导体电连接导电层。

本发明提供一绝缘层，其位于接面终端区域内的沟渠绝缘结构中，绝缘层可以有效提升半导体功率装置的耐压能力，避免功率装置电性的崩溃，进一步地增加功率装置的可靠性。

附图说明

图1到图17是半导体功率装置制作方法示意图。

图18是半导体功率装置剖面示意图。

图19是半导体功率装置剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

100   半导体功率晶体管        120   基材

140   超级接面功率晶体管区    140a  晶胞区域

140b  接面终端区              160   周边晶体管区

170   介电层                  180   第一半导体层

200   第二半导体层            220   第三半导体层

240   硬掩模层                240a  上层硬掩模层

240b  下层硬掩模层            250   外延层

260   沟渠                    270   掺质来源层

280   凹入式外延结构          290   第一垂直掺杂区