[实用新型]具有终端保护结构的半导体功率器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体设备，更具体地，是一种具有终端保护结构的半导体功率器件。

背景技术

通常，如图1所示，半导体功率器件包括有源区11(即元胞区)和终端保护区12。其中，有源区为功率器件的工作区域。以N沟道MOS器件为例，有源区是在硅衬底上形成外延层，并在外延层上进一步形成P阱区。其中，硅衬底为N+区域，工作时底部接高电位，外延层为N-区域。终端保护区用于确保各有源区在划片之后，降低表面电场强度，防止器件的边缘击穿。这是因为，在通常的有源区划片之后，位于芯片边缘的侧面(即划片区)与底部等电位，所以，在最边缘区域，如果不加任何动作，就需在横向承担很高的电压。因此，将芯片的最侧面延长，形成终端保护区，成为业界的常规做法。

终端保护区具有多种结构设置。例如，在常用的手段中，终端保护区内可增加一个或多个P阱，形成保护环或分压环。同时，在现有的工艺中，为防止在终端保护区的最边缘部分表面的N-区域反型产生寄生的三极管，还可在终端的最边缘部分注入一个N阱，形成截止环结构。然而，在现有的终端保护结构中，整个终端耐压区的尺寸都比较大，其长度通常远大于有源区外延层的厚度，这会占用不少芯片面积，提升了制造成本。

因此，需要一种具有新型终端保护结构的半导体功率器件。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于解决现有的半导体功率器件中因出于耐压能力考虑而导致的终端保护区长度过长的问题，从而提出了一种创新的具有新型终端保护结构的半导体功率器件。

本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件，包括有源区以及环绕该有源区设置的终端保护区，该终端保护区具有划片边缘，该有源区包括第一类导电类型的衬底层、形成于该衬底层上的第一类导电类型的外延层以及形成于该外延层上的第二类导电类型的阱层，该外延层上方覆盖有氧化层和金属层，该氧化层和金属层延伸到该终端保护区内，所述终端保护区包括一个填充满绝缘材料的沟槽，该沟槽在垂直方向上紧邻该氧化层，并延伸入该外延层内，其中，该沟槽在宽度方向上包括一个与该划片边缘相重叠的第一边缘以及与该第一边缘相对的第二边缘。

优选地，所述沟槽的所述第二边缘未与该有源区相接触。

优选地，所述沟槽的所述第二边缘紧贴该有源区。

优选地，所述沟槽延伸入所述外延层的深度为所述外延层的整个深度的10％到130％之间。

优选地，所述沟槽穿过所述外延层并延伸入所述衬底层内。

优选地，所述沟槽的宽度为10微米到70微米之间。

优选地，所述绝缘材料为二氧化硅或氮化硅。

优选地，所述半导体功率器件为垂直结构的功率管。

优选地，所述半导体功率器件为场效应管。

优选地，所述半导体功率器件为绝缘栅双极晶体管。

优选地，所述半导体功率器件为功率二极管。

本实用新型的半导体功率器件，由于采用的终端保护结构中设置有填充绝缘材料的深槽，将半导体功率器件的侧边和底部进行了电隔离，从而极大地缩短了功率器件终端保护区的长度，并提高了功率器件的耐压能力。

附图说明

图1为半导体功率器件的俯视图；

图2为在一个实施方式中，本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件的剖视图；

图3为在第二个实施方式中，本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件的剖视图；

图4为在第三个实施方式中，本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件的剖视图；

图5为在第四个实施方式中，本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件的剖视图；

图6为本实用新型的具有终端保护结构的半导体功率器件的制备流程示意图；

图7为图6中步骤S 100的工艺示意图；

图8为图6中步骤S200的工艺示意图；

图9为图6中步骤S300的工艺示意图；

图10为图6中步骤S400的工艺示意图；

图11为本实用新型的半导体功率器件内部的电势分布图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型的半导体功率器件的结构、制备流程以及实质性特点进行详细说明。

总体而言，本实用新型的半导体功率器件，在终端保护区内设置有一个沟槽，该沟槽由器件氧化层所在的一面(即顶部)自外延层开设，并向下延伸，优选地可延伸至衬底层。