半導體器件的具有表面超級結結構的終端的製作方法

2023-04-27 12:54:21

半導體器件的具有表面超級結結構的終端的製作方法
【專利摘要】半導體器件的具有表面超級結結構的終端使得半導體器件具有良好的耐壓和穩定性，屬於半導體器件【技術領域】。現有技術器件製作工藝有待簡化，器件耐壓性能有待提高。在本實用新型之半導體器件的具有表面超級結結構的終端中，所述表面超級結結構由多個P型雜質區和N型雜質區交替排列構成，其特徵在於，所述表面超級結結構位於器件晶片終端表面，每個P型雜質區、N型雜質區從有源區邊界延伸到晶片邊緣。本實用新型能夠降低半導體器件晶片終端表面電場強度，晶片終端單位寬度的耐壓水平得到明顯提高，耐壓能力甚至能夠等效於絕緣體。同時，製作表面超級結結構的工藝非常常規和簡單。
【專利說明】半導體器件的具有表面超級結結構的終端

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種半導體器件的具有表面超級結結構的終端，具體涉及半導體器件的終端結構，該終端結構使得半導體器件具有良好的耐壓和穩定性，屬於半導體器件【技術領域】。

【背景技術】
[0002]在器件晶片的終端結構中，器件隨著反偏電壓的增加，耗盡區向PN結的兩側擴展，在終端表面出現高電場，降低了器件耐壓，隨著終端表面PN結數量增加和PN結耐壓的提高，表面電場分布就更加複雜。現有技術通過終端結構設計來降低器件晶片終端表面電場強度，提高接近器件內部平行PN結的擊穿電壓，從而提高器件的耐壓性能。與此有關的現有半導體器件終端技術包括場板終端技術、JTE (結終端延伸)終端技術、VLD (橫向變摻雜)終端技術以及場限環終端技術。
[0003]場板終端技術中的電阻場板技術採用摻氧多晶矽(SIPOS)作為器件的電阻場板，器件在反偏時，從有源區到器件晶片邊緣多晶矽中的電位分布近似線性上升，而器件晶片終端矽界面處電位分布上升得更快一些。這樣就得到了兩個有利的結果:(I)使得器件晶片表面的電場強度分布變得平坦；(2)場板電位在任何一處都低於Si表面，這對增加表面處PN結耗盡區寬度是有利的。因此，擊穿電壓得到了提高。但是，摻氧多晶矽電阻場板製作工藝複雜，如需要增加多晶矽層澱積工藝，且生產中的過程參數不易控制，如摻氧比例。
[0004]在JTE終端技術、VLD終端技術中，由於表面濃度比較低，對表面電荷比較敏感，容易受界面電荷的影響，器件穩定性受到影響。
[0005]在場限環終端技術中，為了提高半導體器件的耐壓，現有半導體器件的終端結構通常為場限環與浮空場板的結合。
[0006]因此需要尋找一項更為有效的提高器件耐壓性能的終端技術。
實用新型內容
[0007]為了簡化器件製作工藝，提高器件耐壓性能，我們發明了一種半導體器件的具有表面超級結結構的終端。
[0008]在本實用新型之半導體器件的具有表面超級結結構的終端中，所述表面超級結結構由多個P型雜質區和N型雜質區交替排列構成，其特徵在於，所述表面超級結結構位於器件晶片終端I表面，每個P型雜質區2、N型雜質區3從有源區邊界4延伸到晶片邊緣5，如圖1?4所示。
[0009]本實用新型其技術效果在於，由於表面超級結結構(Surface Super Junct1n,簡稱SCSJ)的耐壓機理與通常的PN結不同，表面超級結結構在反偏後，電場峰值移至表面超級結結構的兩端，表面超級結結構中的超級結區表面電場分布均勻，實際上在器件晶片終端表面從有源區邊界到晶片邊緣形成一個電場分布均勻的耐壓層，由於這個耐壓層的兩端是晶片有源區邊界的晶片邊緣，表面電場被最大程度地展開，降低了表面電場的強度。終端表面下的半導體電位要小於終端表面表層的電位，因此，晶片耗盡區也在終端表面的拉扯下展開，使表面電場強度分布進一步平滑、強度進一步降低，晶片終端單位寬度的耐壓水平得到明顯提高，耐壓能力甚至能夠等效於絕緣體。由於構成超級結結構的P型雜質區和N型雜質區的雜質濃度可以達到很高的程度，所以這個表面超級結結構對表面電荷不敏感，器件耐壓穩定。並且，通過改變晶片終端寬度，也就是超級結的長度，就能夠調整器件的耐壓，這一措施方便、簡單。同時，製作表面超級結結構的工藝非常常規和簡單。
[0010]從另一角度看，本實用新型還能夠在不降低器件的耐壓水平的同時，減小晶片終端尺寸，降低對界面電荷的敏感性，提高器件的耐壓穩定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型之具有表面超級結結構的終端結構俯視示意圖，該圖同時作為摘要附圖。圖2是本實用新型之具有表面超級結結構的終端的晶片四角部分的結構俯視示意圖，該圖同時表示在矩形晶片四角部位每個P型雜質區、N型雜質區從有源區邊界以放射狀形式延伸到晶片邊緣。圖3是本實用新型之具有表面超級結結構局部立體示意圖。圖4是本實用新型之具有表面超級結結構局部剖視示意圖。圖5是本實用新型之具有表面超級結結構的終端的晶片四角部分的結構俯視示意圖，該圖同時表示在矩形晶片四角部位一個P型雜質區沿矩形晶片對角線從有源區邊界延伸到晶片邊緣。

【具體實施方式】
[0012]在本實用新型之半導體器件的具有表面超級結結構的終端中，所述表面超級結結構由多個P型雜質區和N型雜質區交替排列構成。所述表面超級結結構位於器件晶片終端I表面，每個P型雜質區2、N型雜質區3從有源區邊界4延伸到晶片邊緣5，如圖1?4所不。所述表面超級結結構的製作方式為光刻選擇性擴散、刻槽摻雜以及刻槽外延三種方式之一。所述表面超級結結構的每個P型雜質區2、N型雜質區3的雜質濃度、寬度及深度依據RESURF方法優化調整。P型雜質區2與N型雜質區3的寬度相等或者不相等。當P型雜質區2與N型雜質區3的寬度不相等時，P型雜質區2的寬度大於或者小於N型雜質區3的寬度。P型雜質區2與N型雜質區3的深度相等或者不相等。當P型雜質區2與N型雜質區3的深度不相等時，P型雜質區2的深度大於或者小於N型雜質區3的深度。
[0013]在矩形晶片四角部位，所述表面超級結結構中的每個P型雜質區2、N型雜質區3從有源區邊界4延伸到晶片邊緣5的延伸形式為以下兩種之一:
[0014]1、以矩形晶片幾何中心為中心呈放射狀延伸，如圖2所示。如果將從有源區邊界4到晶片邊緣5的距離定義為所述表面超級結結構的寬度，那麼，所述表面超級結結構位於矩形晶片四角部位的部分的寬度大於或者等於所述表面超級結結構位於矩形晶片四邊部位的部分的寬度。由於在矩形晶片四角的電場強度較大，當所述寬度關係為大於時，有利於電場強度的降低，進而提高晶片的耐壓水平。
[0015]2、一個P型雜質區2沿矩形晶片對角線延伸，如圖5所示，在該P型雜質區2兩側各有一組P型雜質區2分支，每組P型雜質區2分支的走向與該側其他P型雜質區2走向平行。如此規則的分布有利於實現電荷平衡，改善器件晶片終端耐壓性能。
【權利要求】
1.一種半導體器件的具有表面超級結結構的終端，所述表面超級結結構由多個P型雜質區和N型雜質區交替排列構成，其特徵在於，所述表面超級結結構位於器件晶片終端(I)表面，每個P型雜質區(2)、N型雜質區(3)從有源區邊界(4)延伸到晶片邊緣(5)。
2.根據權利要求1所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，所述表面超級結結構的製作方式為光刻選擇性擴散、刻槽摻雜以及刻槽外延三種方式之一。
3.根據權利要求1所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，所述表面超級結結構的每個P型雜質區(2)、N型雜質區(3)的雜質濃度、寬度及深度依據RESURF方法優化調整。
4.根據權利要求1所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，P型雜質區(2)與N型雜質區(3)的寬度相等或者不相等。
5.根據權利要求4所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，當P型雜質區(2)與N型雜質區(3)的寬度不相等時，P型雜質區(2)的寬度大於或者小於N型雜質區(3)的覽度。
6.根據權利要求1所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，P型雜質區(2)與N型雜質區(3)的深度相等或者不相等。
7.根據權利要求6所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，當P型雜質區(2)與N型雜質區(3)的深度不相等時，P型雜質區(2)的深度大於或者小於N型雜質區⑶的深度。
8.根據權利要求1所述的半導體器件的具有表面超級結結構的終端，其特徵在於，在矩形晶片四角部位，所述表面超級結結構中的每個P型雜質區(2)、N型雜質區(3)從有源區邊界(4)延伸到晶片邊緣(5)的延伸形式為以下兩種之一: A、以矩形晶片幾何中心為中心呈放射狀延伸，從有源區邊界(4)到晶片邊緣(5)的距離為所述表面超級結結構的寬度，所述表面超級結結構位於矩形晶片四角部位的部分的寬度大於或者等於所述表面超級結結構位於矩形晶片四邊部位的部分的寬度； B、一個P型雜質區(2)沿矩形晶片對角線延伸，在該P型雜質區(2)兩側各有一組P型雜質區⑵分支，每組P型雜質區⑵分支的走向與該側其他P型雜質區⑵走向平行。
【文檔編號】H01L29/06GK204243046SQ201420622766
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】左義忠, 張海宇, 賈國, 高宏偉, 李延慶 申請人:吉林華微電子股份有限公司