[发明专利]一种功率半导体器件终端结构及功率半导体器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种功率半导体器件终端结构及功率半导体器件，尤其涉及一种具有复合钝化膜层的功率半导体器件终端结构及功率半导体器件。

背景技术

电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)。功率半导体器件几乎用于所有的电子制造业，包括计算机领域的笔记本、PC、服务器、显示器以及各种外设；网络通信领域的手机、电话以及其它各种终端和局端设备；消费电子领域的传统黑白家电和各种数码产品；工业控制类中的工业PC、各类仪器仪表和各类控制设备等。除了保证这些设备的正常运行以外，功率器件还能起到有效的节能作用。由于电子产品的需求以及能效要求的不断提高，中国功率器件市场一直保持较快的发展速度。

功率半导体器件的，分类方法很多，种类也很多，包括晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)以及电力二极管等等。其中，如IGBT，具有开关速度高，开关损耗小，耐脉冲电流冲击的能力高，通态压降较低，输入阻抗高，电压驱动，驱动功率小等特点。

功率半导体器件通常由成千上万个元胞并联而成的。位于芯片中间位置的元胞可以起到相互保护的作用，击穿电压基本上可以达到平行平面PN结的击穿电压水平。然而，位于芯片边缘位置的元胞由于结的曲率半径小，导致电场集中，碰撞电离就越容易发生，使得击穿电压大大低于体内击穿电压。为此，结的终端结构得到了快速的发展，其主要是采用一些特殊的结构，使得表面最大电场减小并尽可能平坦分布，以满足表面击穿电压要求。

通常现有技术中采用对终端结构表面进行钝化处理来提高上述性能，这些钝化膜层和钝化方案会直接影响着器件的性能参数与可靠性。由于半绝缘多晶硅(SIPOS)能够有效屏蔽外加电场的作用，确保器件不会发生击穿蠕变和漂移等问题，因而已广泛被选作为功率器件终端结构的钝化膜层。但是半绝缘多晶硅钝化膜也会存在导致器件的漏电流增大的问题，从而影响了器件的可靠性

因此，寻求一种既能减小功率器件表面最大电场，又具备较小漏电流的终端结构是功率半导体器件研究的重点问题，也是领域内诸多一线研究人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种功率半导体器件终端结构及功率半导体器件，特别是一种具有复合钝化膜层的功率半导体器件终端结构，本发明提供的具有复合钝化膜层的功率半导体器件终端结构，能够减小功率半导体器件的表面最大电场，而且还能够有效的降低漏电，确保了功率半导体器件的耐压能力，提升了可靠性。

本发明提供了一种功率半导体器件的终端结构，包括基底和设置在基底上表面的复合钝化膜层；

所述复合钝化膜层包括：

复合在所述基底上表面的缓冲层；

复合在所述缓冲层表面的半绝缘多晶硅层；

复合在所述半绝缘多晶硅层表面的防护层。

优选的，所述缓冲层的材料包括氧化硅、氧化钛和氧化铪中的一种或多种；

所述缓冲层的厚度为1～50nm；

所述防护层的材料包括氮化硅、富硅氮化硅和聚酰亚胺中的一种或多种；

所述防护层的厚度为50～200nm；

所述半绝缘多晶硅层的厚度为100～500nm。

优选的，还包括，复合在所述防护层表面的聚合物层；

所述聚合物层的厚度为1～10μm。

优选的，所述基底包括硅材料或掺杂的硅材料；

所述基底的厚度为50～800μm；

所述聚合物层的材料包括聚酰亚胺。

优选的，所述半绝缘多晶硅的氧含量为15％～35％；

所述硅材料包括单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅和硅薄膜中的一种或多种；

所述掺杂的硅材料为硼、磷、镓和砷中的一种或多种掺杂的硅材料。

优选的，所述基底上表面具有间隔分布的凹槽的结构；

所述复合钝化膜层具有间隔分布的凹槽的结构。

优选的，所述基底上表面的凹槽为半圆形和/或半椭圆形凹槽；

所述复合钝化膜层的凹槽为倒梯形和/或倒三角形凹槽；

所述基底上表面的凸起与所述缓冲层之间具有氧化硅层。

优选的，所述基底上表面的凹槽经由刻蚀LTO薄膜形成；