[发明专利]一种带有波浪型场限环结构的功率半导体器件及其制备方法

权利要求书

1.一种带有波浪型场限环结构的功率半导体器件及其制备方法，包括：P型衬底(1)，在所述的P型衬底(1)底部设有阳极金属层作为器件的集电极，在P型衬底(1)上方设有N型缓冲层(2)，N型缓冲层(2)上设有N型外延层(3)且所述N型外延层(3)被划分为元胞区、过渡区和终端区，在N型外延层(3)上设有场氧化层(9)，在元胞区内设有两个元胞区栅极沟槽(4-1)、(4-2)，在过渡区设有三个过渡区栅极沟槽(4-3)、(4-4)、(4-5)，在两个元胞区栅极沟槽(4-1)、(4-2)之间设有P型体区(6)，P型体区(6)内设有重掺杂N型发射极(7)，元胞区栅极沟槽和过渡区栅极沟槽侧壁及底部设有栅氧化层(5)，在栅氧化层(5)内部充填有作为器件栅极的多晶硅(8)，其特征在于，终端区内设有波浪型、交叠状离子扩散区(10)，在波浪型离子扩散区(10)内设有三个离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)。

2.根据权利要求1所述的一种带有波浪型场限环结构的功率半导体器件，其特征在于，三个离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)掺杂浓度高于离子扩散区(10)，且离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)相互间隔，其离子注入区数目可根据实际器件的可靠性需求确定。

3.根据权利要求1所述的一种带有波浪型场限环结构的功率半导体器件的制备方法，离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)硼杂质的浓度范围介于2.3e17～3.7e17cm^-2之间，离子注入扩散区(10)硼杂质的浓度范围介于3e16～9e16cm^-2之间。

4.一种权利要求1所述带有波浪型场限环结构的功率半导体器件及其制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一步：首先外延生长重掺杂N型缓冲层(2)和浅掺杂N型外延层(3)，随后生长场氧化层(9)；

第二步：刻蚀注入窗口，通过全晶圆注入的形式注入P型杂质，形成相互间隔的离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)，在经过1175℃退火扩散生成波浪型离子扩散区(10)，其中离子注入区(10-1)、(10-2)、(10-3)的注入能量介于10～100keV之间，注入剂量介于1e12～1e14cm^-2之间；

第三步：刻蚀栅极沟槽(4-1)、(4-2)、(4-3)、(4-4)、(4-5)，生长栅极氧化层(5)，随后淀积多晶硅(8)形成栅极；

第四步：刻蚀多晶硅(8)，自对准全晶圆注入P型杂质并退火形成P型体区(6)，其中，P型体区(6)的注入能量介于10keV～120keV之间，注入剂量介于1e11～4e14cm^-2之间；

第五步：刻蚀注入窗口，通过全晶圆注入的形式注入N型杂质，并退火形成重掺杂N型发射区(7)，其中，N型发射区(7)的注入能量介于10keV～80keV之间，注入剂量介于1e13～1e17cm^-2之间；

第六步：刻蚀场氧化层(9)形成接触孔，然后金属层淀积、光刻、刻蚀，形成金属发射极；

第七步：在N型缓冲层(2)底部通过全晶圆注入的形式注入P型杂质，激光退火最终形成P型衬底(1)并作为器件的集电极。