專利名稱：功率半導體器件的終端及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的終端結構，尤其涉及一種功率半導體器件的終端及其制 作方法。
背景技術：
由于結彎曲現(xiàn)象的存在，功率半導體器件的終端往往存在過早擊穿的現(xiàn)象。因此， 終端保護結構的設計成為功率半導體器件，尤其是高壓大功率器件優(yōu)化設計的重要內容。當前，比較常見的終端保護結構有場環(huán)、場板、結終端擴展區(qū)(JTE)、斜角、溝槽等 等。斜角、溝槽結構實現(xiàn)困難，場環(huán)、場板消耗面積大，降低硅片利用率，且受界面電荷影響 較大。圖4為現(xiàn)有技術中一種終端結構示意圖。參照圖4，現(xiàn)有技術中提出了一種JTE結構 2，所述JTE結構2離有源區(qū)1中的主結101越遠的摻雜濃度越低，而結深也越淺。經(jīng)分析 表明，遞減的結深和遞減的摻雜濃度同時作用會導致JTE的電阻沿著主結向外迅速增大， 從而不利于電勢的有效傳遞，導致主結附近分擔過高的電勢，電場過高，從而過早擊穿，達 不到有效保護的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中功率半導體器件的終端結構達不到有 效保護的目的，從而提供了一種功率半導體器件的終端。本發(fā)明提供的技術方案一種功率半導體器件的終端，所述功率半導體器件包括第一導電類型的第一半導 體層，第一半導體層具有含有摻雜第二導電類型的阱區(qū)的有源區(qū)，所述終端位于第一半導 體層中，其中，所述終端具有與有源區(qū)鄰接的摻雜有第二導電類型的結終端擴展區(qū)，所述結 終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距 有源區(qū)的距離增大而減小。本發(fā)明還提供一種功率半導體器件的終端的制作方法。一種功率半導體器件的終端的制作方法，包括提供一具備第一導電類型的半導體 襯底，所述半導體襯底具有用于形成有源區(qū)的第一襯底區(qū)域，其特征在于，還包括將所述半 導體襯底上用于形成所述終端的第二襯底區(qū)域劃分成若干段區(qū)域，以及所述若干段區(qū)域按 照距離第一襯底區(qū)域由遠到近的順序依次進行雜質擴散，以形成具備第二導電類型的所述 終端，其中，所述雜質擴散的時間依次減少，雜質擴散所使用的擴散源濃度依次增加。本發(fā)明技術方案的有益效果在本發(fā)明終端結構中，所述結終端擴展區(qū)的電阻率隨著摻雜濃度的減小而增加， 單位長度內的橫截面積隨摻雜厚度的增加而增加，由此可見，逐漸增加的摻雜厚度引起單 位長度內的橫截面積增大，從而緩解了由于摻雜濃度的減小引起的電阻的上升，使電阻在 終端各處的分布均勻，從而使終端的電勢分布均勻，電場的分布也隨著趨于均勻，有效的避 免在局部出現(xiàn)過早擊穿，提高了終端可承受的耐壓。


圖1為本發(fā)明實施例的具有終端的功率半導體器件的俯視圖；圖2為本發(fā)明第一實施例的具有終端功率半導體的剖面圖，此圖為圖1中沿AB線 剖切所得；圖3是本發(fā)明第二實施例的具有終端的功率半導體的剖面圖，此圖為圖1中沿AB 線剖切所得；圖4為現(xiàn)有技術中一種終端結構示意圖；圖5為本發(fā)明的實施例終端結構與現(xiàn)有技術的仿真結果擊穿電壓比較圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的功率半導體器件包括功率二極管、雙極型絕緣柵場效應晶體管 (IGBT)、金屬氧化物絕緣柵場效應晶體管(MOS)、晶閘管(SCR)等器件。根據(jù)半導體中多數(shù)載流子決定，決定半導體的類型。如果第一導電類型的多數(shù)載 流子為空穴，則第一導電類型為P型，重摻雜的第一導電類型為P+型，輕摻雜的第一類型為 P-型；如果第一導電類型的多數(shù)載流子為電子，則第一導電類型為N型，重摻雜的第一導電 類型為N+型，輕摻雜的第一類型為N-型。第二導電類型的多數(shù)載流子為第二類型載流子， 第一導電類型的多數(shù)載流子為第一類型載流子。第一導電類型為N型時，則第二導電類型 為P型。本發(fā)明實施例的一種功率半導體器件的終端，所述功率半導體器件包括第一導電 類型的第一半導體層，第一半導體層具有含有摻雜第二導電類型的阱區(qū)的有源區(qū)，所述終 端位于第一半導體層中，其中，所述終端具有與有源區(qū)鄰接的摻雜有第二導電類型的結終 端擴展區(qū)，所述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而加大，所述結終端擴展 區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)的距離增大而減小。進一步，所述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而逐漸連續(xù)加大， 所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)的距離增大而逐漸連續(xù)減小。進一步，所述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而逐漸間斷加大， 所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)的距離增大而逐漸間斷減小。進一步，所述終端還具有第一導電類型的溝道截止環(huán)，所述溝道截止環(huán)位于所述 結終端擴展區(qū)外的一定距離處。進一步，所述溝道截止環(huán)與終端擴展區(qū)之間的距離為100微米至400微米之間。進一步，所述結終端擴展區(qū)的厚度變化可以為均勻變化，也可以為非均勻變化。所 述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度變化可以為均勻變化，也可以為非均勻變化。所述均勻變化為 隨著距離主結101的距離變化一固定長度時，變化量(例如摻雜濃度或者摻雜厚度)也變 化一固定量。這樣有利于終端的電場均勻分布。圖1為本發(fā)明實施例的具有終端的功率半導體器件的俯視圖。參照圖1，本發(fā)明實施例的具有終端功率半導體器件包括形成于第一導電類型(例如N型)的第一半導體層之 上有含有摻雜第二導電類型(例如P型)的阱區(qū)(下面簡稱阱區(qū))的有源區(qū)1和與有源區(qū) 1鄰接的終端2，所述終端2具有與有源區(qū)鄰接的摻雜有第二導電類型的結終端擴展區(qū)，所 述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度 隨距有源區(qū)的距離增大而減小。有源區(qū)1中距離終端2最近的阱區(qū)與第一半導體層之間形 成的PN結稱為主結101。主結101承擔了功率半導體器件主要的擊穿電壓，所以在功率半 導體器件中需要增加終端以分擔擊穿電壓，以減少功率半導體器件被擊穿可能性。根據(jù)電阻的計算公式
權利要求
1.一種功率半導體器件的終端，所述功率半導體器件包括第一導電類型的第一半導體 層，第一半導體層具有含有摻雜第二導電類型的阱區(qū)的有源區(qū)，所述終端位于第一半導體 層中，其特征在于，所述終端具有與有源區(qū)鄰接的摻雜有第二導電類型的結終端擴展區(qū)，所 述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)距離的增大而加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度 隨距有源區(qū)距離的增大而減小。
2.如權利要求1所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述結終端擴展區(qū)的摻 雜厚度隨距有源區(qū)距離的增大而連續(xù)加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)距離 的增大而連續(xù)減小。
3.如權利要求1所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述結終端擴展區(qū)的摻 雜厚度隨距有源區(qū)距離的增大而間斷的加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)距 離的增大而間斷的減小。
4.如權利要求1所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述終端還具有第一導 電類型的溝道截止環(huán)，所述溝道截止環(huán)位于所述結終端擴展區(qū)外的一定距離處。
5.如權利要求4所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述溝道截止環(huán)與終端 擴展區(qū)之間的距離為100微米至400微米之間。
6.如權利要求3所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述結終端擴展區(qū)分成 若干段區(qū)域，每段區(qū)域的摻雜厚度相等。
7.如權利要求2所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，隨距有源區(qū)距離的增大， 所述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度均勻加大，摻雜濃度均勻減少。
8.如權利要求1至7任一項所述的功率半導體器件的終端，其特征在于，所述結終端擴 展區(qū)靠近有源區(qū)的部分的摻雜厚度在3微米至10微米之間，摻雜濃度為lE16/cm3至1E19/ cm3之間；所述結終端擴展區(qū)遠離有源區(qū)的部分的摻雜厚度在8微米至20微米之間，摻雜濃 度為1E14/W至1E16/W之間。
9.一種功率半導體器件的終端的制作方法，包括提供一具備第一導電類型的半導體襯 底，所述半導體襯底具有用于形成有源區(qū)的第一襯底區(qū)域，其特征在于，還包括將所述半導 體襯底上用于形成所述終端的第二襯底區(qū)域劃分成若干段區(qū)域，以及所述若干段區(qū)域按照 距離第一襯底區(qū)域由遠到近的順序依次進行雜質擴散，以形成具備第二導電類型的所述終 端，其中，所述雜質擴散的時間依次減少，雜質擴散所使用的擴散源濃度依次增加。
10.如權利要求9所述的功率半導體器件的終端的制作方法，其特征在于，所述擴散源 可以為氣體，還可以為液體。
11.如權利要求9所述的功率半導體器件的終端的制作方法，其特征在于，所述雜質擴 散為先離子注入再進行雜質擴散。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率半導體器件的終端及其制作方法，所述功率半導體器件包括第一導電類型的第一半導體層，第一半導體層具有含有摻雜第二導電類型的阱區(qū)的有源區(qū)，所述終端位于第一半導體層中，其中，所述終端具有與有源區(qū)鄰接的摻雜有第二導電類型的結終端擴展區(qū)，所述結終端擴展區(qū)的摻雜厚度隨距有源區(qū)的距離增大而加大，所述結終端擴展區(qū)的摻雜濃度隨距有源區(qū)的距離增大而減小。在本發(fā)明終端結構中，所述結終端擴展區(qū)的電阻率隨著摻雜濃度的減小而增加，單位長度內的橫截面積隨摻雜厚度的增加而增加，緩解了由于摻雜濃度的遞減引起的電阻的上升，從而使終端的電勢分布均勻，有效的避免在局部出現(xiàn)過早擊穿，提高了終端可承受的耐壓。
文檔編號H01L29/36GK102005468SQ200910189810
公開日2011年4月6日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權日2009年8月31日
發(fā)明者孫超, 肖秀光 申請人:比亞迪股份有限公司