具結終端擴展結構的功率半導體器件及該結構的製造方法
2023-06-04 18:59:21
專利名稱：具結終端擴展結構的功率半導體器件及該結構的製造方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造エ藝，特別是涉及一種結終端擴展結構的製造方法，還涉及ー種具有結終端擴展結構的功率半導體器件。
背景技術：
結終端擴展(JunctionTermination Extension, JTE)技術最早由 V. Temple 提出，這種技術最初是在PN結的一定區域內注入薄層雜質，但這一方法對目前採用平面エ藝製造的平面結器件作用不大，原因是注入區域太薄，無法有 效改善結彎曲處的電場分布。因此，傳統的結終端擴展區的結深均大於或等於主結的結深。為了實現擴展區結深大於主結結深，再加上擴展區濃度小、雜質擴散速度慢，傳統技術必須在製作主結之前先完成擴展區不少於一次的光刻、注入、擴散和氧化，之後再完成主結製作。這樣做成本較高，流程時間長，並且因為要進行兩次高溫擴散，對產品的可靠性不利。圖IA 圖IE是ー種傳統的結終端擴展技術在製造過程中器件的剖面示意圖，該結終端擴展技術主要包括下列步驟擴展區光刻一一擴展區離子注入——擴展區擴散一一表面氧化一一主結光刻一一主結離子注入一主結擴散、擴展區再擴散。圖IA為完成擴展區光刻一一擴展區離子注入步驟後器件的剖面示意圖，圖IB為完成擴展區擴散步驟後器件的剖面示意圖，圖IC為完成表面氧化步驟後器件的剖面示意圖，圖ID為完成主結光刻一一主結離子注入步驟後器件的剖面示意圖，圖IE為完成主結擴散、擴展區再擴散步驟後器件的剖面示意圖。圖IA 圖IE中標號的含義如下擴展區20、氧化層30、主結40。
發明內容
基於此，有必要針對傳統的結終端擴展技術需要的步驟較多，導致成本高、生產效率低的問題，提供ー種結終端擴展結構的製造方法。一種結終端擴展結構的製造方法，包括下列步驟在晶圓管芯的終端結構上進行主結光刻，露出主結的注入窗ロ ；通過所述主結的注入窗ロ對所述終端結構進行離子注入形成主結；在所述終端結構上進行擴展區光刻，形成擴展區的注入窗ロ ；所述主結的注入窗ロ位於所述擴展區的注入窗口內；通過所述擴展區的注入窗ロ對所述終端結構再次進行離子注入形成擴展區；對所述主結和擴展區進行擴散，擴散後的主結結深大於擴散後的擴展區結深。在其中一個實施例中，擴散後的擴展區的雜質濃度為擴散後的主結的雜質濃度的1%0 1%。在其中一個實施例中，所述擴散後的擴展區的雜質濃度為擴散後的主結的雜質濃度的5%0。在其中一個實施例中，兩次所述離子注入的注入能量為60千電子伏。
在其中一個實施例中，擴展區離子注入的注入劑量為2. 5*1012 6. 0*1012/cm2。在其中一個實施例中，主結結深為17 19微米，擴展區結深為15 18微米。在其中一個實施例中，擴散後的所述擴展區位於所述擴散後的主結的外側。還有必要提供ー種具有結終端擴展結構的功率半導體器件。ー種具有結終端擴展結構的功率半導體器件，包括終端結構，所述終端結構包括主結和擴展區，所述擴展區位於所述主結的外側，主結結深大於擴展區結深。在其中一個實施例中，所述擴展區的雜質濃度為所述主結的雜質濃度的5%。。在其中一個實施例中，主結結深為17 19微米，擴 展區結深為15 18微米。上述結終端擴展結構的製造方法，相對於傳統技術減少了一次擴展區的擴散及表面氧化的步驟，能夠節省成本，且因縮短了整個製造流程的總時間而提高了生產效率。同時由於減少了一次高溫擴散的步驟，器件的可靠性得到進ー步保障。本發明的製造流程先形成主結再形成擴展區，從源頭上消除了主結高濃度注入時可能對擴展區濃度的影響。
圖IA 圖IE是ー種傳統的結終端擴展技術在製造過程中器件的剖面示意圖；圖2是ー實施例中結終端擴展結構的製造方法的流程圖；圖3A 圖3C是ー實施例中具有結終端擴展結構的功率半導體器件在製造過程中的剖面示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。圖2是ー實施例中結終端擴展結構的製造方法的流程圖，包括下列步驟S11，在晶圓管芯的終端結構上進行主結光刻，露出主結的注入窗ロ。管芯包括有源區(AA)和終端結構。光刻可以採用本領域習知的光刻方法，光刻後未被掩膜(mask)阻擋的部分形成主結的注入窗ロ。S12，通過主結的注入窗ロ對終端結構進行離子注入形成主結。在其中一個實施例中，步驟S12中離子注入能量為60千電子伏。S13，在終端結構上進行擴展區光刻，形成擴展區的注入窗ロ。主結的注入窗ロ應位於擴展區的注入窗口內。在一個實施例中，擴展區的注入窗ロ為環形，主結的注入窗ロ位於環形內且其外圍緊貼環形的內環。在另ー個實施例中，擴展區的注入窗ロ也可以是實心的結構(即包括環和環內的部分)，主結的注入窗ロ位於該實心結構內。這樣在步驟S14中就可以保證擴展區將主結包圍。S14，通過擴展區的注入窗ロ對終端結構再次進行離子注入形成擴展區。擴展區的注入劑量應遠小於主結的注入劑量。在其中一個實施例中，步驟S14中離子注入能量為60千電子伏，注入劑量為2. 5*1012飛.0*1012/cm2。S15，對主結和擴展區進行擴散。同時對主結和擴展區進行高溫擴散，由於主結的雜質濃度遠大於擴展區的雜質濃度，因此擴散後的主結結深大於擴散後的擴展區結深。上述結終端擴展結構的製造方法，相對於傳統技術減少了一次擴展區的擴散及表面氧化的步驟，能夠節省成本，且因縮短了整個製造流程的總耗時而提高了生產效率。同時由於減少了一次高溫擴散的步驟，器件的可靠性得到進ー步保障。本發明的製造流程先形成主結再形成擴展區，從源頭上消除了主結高濃度注入時可能對擴展區濃度的影響。在其中一個實施例中，擴散後的擴展區的雜質濃度為擴散後的主結的雜質濃度的1%。 1%，優選為5%。左右。請參見圖3C，從剖視圖上看，擴散後的擴展區21位於擴散後的主結41的兩側；而從俯視圖來看，擴散後的擴展區21包圍擴散後的主結41(俯視圖未示出)，例如主結41可以是田徑場內的足球場形狀，擴展區21為包圍主球場的跑道形狀。主結結深為17 19微米，擴展區結深為15 18微米。本發明還提供ー種具有結終端擴展結構的功率半導體器 件，圖3A 圖3C是ー實施例中具有結終端擴展結構的功率半導體器件在製造過程中的剖面示意圖，其中圖3A是步驟S12完成後的剖面示意圖，圖3B是步驟S 14完成後的剖面示意圖，圖3C是步驟S15完成後的剖面示意圖。請參見圖3C，該具有結終端擴展結構的功率半導體器件包括有源區和終端結構，終端結構包括主結41和擴展區21，擴展區21位於主結41的外側，主結結深大於擴展區結深。在其中一個實施例中，主結結深為17 19微米，擴展區結深為15 18微米。具有上述結構的器件可以滿足700伏特的耐壓指標要求。在其中一個實施例中，擴展區21的雜質濃度為主結41的雜質濃度的1%。 1%，優選為5%。左右。擴展區21位於主結41的外側。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種結終端擴展結構的製造方法，包括下列步驟 在晶圓管芯的終端結構上進行主結光刻，露出主結的注入窗ロ ； 通過所述主結的注入窗ロ對所述終端結構進行離子注入形成主結； 在所述終端結構上進行擴展區光刻，形成擴展區的注入窗ロ ；所述主結的注入窗ロ位於所述擴展區的注入窗口內； 通過所述擴展區的注入窗ロ對所述終端結構再次進行離子注入形成擴展區； 對所述主結和擴展區進行擴散，擴散後的主結結深大於擴散後的擴展區結深。
2.根據權利要求I所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，擴散後的擴展區的雜質濃度為擴散後的主結的雜質濃度的I %。 1%。
3.根據權利要求2所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，所述擴散後的擴展區的雜質濃度為擴散後的主結的雜質濃度的5%。。
4.根據權利要求I所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，兩次所述離子注入的注入能量均為60千電子伏。
5.根據權利要求I所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，擴展區離子注入的注入劑量為2. 5*1012 6. 0*1012/cm2o
6.根據權利要求I所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，主結結深為17 19微米，擴展區結深為15 18微米。
7.根據權利要求I所述的結終端擴展結構的製造方法，其特徵在於，擴散後的所述擴展區位於所述擴散後的主結的外側。
8.ー種具有結終端擴展結構的功率半導體器件，包括終端結構，所述終端結構包括主結和擴展區，其特徵在於，所述擴展區位於所述主結的外側，主結結深大於擴展區結深。
9.根據權利要求8所述的具有結終端擴展結構的功率半導體器件，其特徵在於，所述擴展區的雜質濃度為所述主結的雜質濃度的5%。。
10.根據權利要求8或9所述的具有結終端擴展結構的功率半導體器件，其特徵在幹，主結結深為17 19微米，擴展區結深為15 18微米。
全文摘要
具結終端擴展結構的功率半導體器件及該結構的製造方法。本發明涉及一種結終端擴展結構的製造方法，包括下列步驟在晶圓管芯的終端結構上進行主結光刻；對終端結構進行離子注入形成主結；在終端結構上進行擴展區光刻，主結的注入窗口位於擴展區的注入窗口內；對終端結構再次進行離子注入形成擴展區；對主結和擴展區進行擴散，擴散後的主結結深大於擴展區結深。本發明還涉及一種具有結終端擴展結構的功率半導體器件。本發明相對於傳統技術減少了一次擴展區的擴散及表面氧化的步驟，能夠節省成本，且因縮短了整個製造流程的總時間而提高了生產效率。同時由於減少了一次高溫擴散的步驟，器件的可靠性得到進一步保障。
文檔編號H01L29/36GK102768947SQ20121025329
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者周大偉, 李國延, 汪德文 申請人:深圳深愛半導體股份有限公司