本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種功率器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、功率器件一般是由多個(gè)元胞并聯(lián)而成，例如，絕緣柵雙極型晶體管(igbt)和縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(vdmos)等功率器件都是由成千上萬(wàn)的元胞并聯(lián)而成，元胞表面的電位基本相同，因此，元胞之間不存在擊穿問(wèn)題，但功率器件外圍的元胞和襯底之間存在高電壓，例如，導(dǎo)電類型不同的主結(jié)與外延層之間形成電場(chǎng)，容易擊穿功率器件，為了保障功率器件的擊穿特性和可靠性，需在功率器件中設(shè)置終端結(jié)構(gòu)，包括但不限于場(chǎng)限環(huán)(flr)、金屬場(chǎng)板(fp)、阻性場(chǎng)板(sipos)、場(chǎng)環(huán)場(chǎng)板(fr&flr)、結(jié)終端擴(kuò)展(jte)、橫向變摻雜(vld)和斜角終端(bevel)等。現(xiàn)有功率器件的終端結(jié)構(gòu)存在防擊穿效果有限，制備工藝復(fù)雜，成本較高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種功率器件及其制備方法，以解決現(xiàn)有功率器件的終端結(jié)構(gòu)存在防擊穿效果有限，制備工藝復(fù)雜，成本較高的問(wèn)題。

2、一種功率器件，包括：

3、襯底；

4、第一導(dǎo)電類型的外延層，設(shè)置在所述襯底上，所述外延層上設(shè)有有源區(qū)和設(shè)置在所述有源區(qū)外圍的終端區(qū)；

5、第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)，所述第一注入?yún)^(qū)包括主結(jié)，所述主結(jié)設(shè)置在所述終端區(qū)上靠近所述有源區(qū)的位置；

6、第一防擊穿結(jié)構(gòu)，包括分壓深凹槽和場(chǎng)氧化層；所述分壓深凹槽設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)，所述分壓深凹槽的槽深大于所述主結(jié)的結(jié)深；所述場(chǎng)氧化層填充在所述分壓深凹槽內(nèi)并延伸至所述終端區(qū)外覆蓋所述分壓深凹槽的表面。

7、優(yōu)選地，所述第一注入?yún)^(qū)還包括場(chǎng)限環(huán)，所述場(chǎng)限環(huán)設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)；

8、所述分壓深凹槽的槽深大于所述場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

9、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少三個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，相鄰兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)之間的間距按所述有源區(qū)指向所述終端區(qū)的方向逐漸增大。

10、優(yōu)選地，所述主結(jié)與所述場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上設(shè)有至少兩個(gè)所述第一防擊穿結(jié)構(gòu)。

11、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，所述主結(jié)與靠近所述主結(jié)的場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上設(shè)有至少兩個(gè)所述第一防擊穿結(jié)構(gòu)。

12、優(yōu)選地，所述場(chǎng)限環(huán)之外的終端區(qū)上設(shè)有至少兩個(gè)所述第一防擊穿結(jié)構(gòu)。

13、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，最外側(cè)的場(chǎng)限環(huán)之外的終端區(qū)上設(shè)有至少兩個(gè)所述第一防擊穿結(jié)構(gòu)。

14、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，相鄰兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上設(shè)有至少兩個(gè)所述第一防擊穿結(jié)構(gòu)。

15、優(yōu)選地，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽間隔設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)；至少兩個(gè)所述分壓深凹槽的槽深沿所述有源區(qū)指向所述終端區(qū)的方向逐漸增大。

16、優(yōu)選地，所述分壓深凹槽為倒階梯形凹槽。

17、優(yōu)選地，所述終端區(qū)包括設(shè)置在所述有源區(qū)外圍的分壓保護(hù)區(qū)和設(shè)置在所述分壓保護(hù)區(qū)外圍的截止保護(hù)區(qū)；

18、第一導(dǎo)電類型的截止環(huán)，設(shè)置在所述截止保護(hù)區(qū)內(nèi)；

19、所述主結(jié)設(shè)置在靠近所述有源區(qū)的分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)；

20、所述分壓深凹槽設(shè)置在所述主結(jié)與所述截止環(huán)之間的分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)。

21、優(yōu)選地，所述功率器件還包括第二防擊穿結(jié)構(gòu)；

22、所述第二防擊穿結(jié)構(gòu)包括第一淺凹槽、填充在所述第一淺凹槽內(nèi)的第一絕緣氧化層以及填充在所述第一絕緣氧化層內(nèi)的導(dǎo)電半導(dǎo)體；

23、所述第一淺凹槽設(shè)置在所述場(chǎng)限環(huán)內(nèi)，所述第一淺凹槽的槽深小于所述場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

24、優(yōu)選地，所述場(chǎng)限環(huán)內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)所述第二防擊穿結(jié)構(gòu)。

25、優(yōu)選地，所述功率器件還包括柵極防擊穿結(jié)構(gòu)；

26、所述柵極防擊穿結(jié)構(gòu)包括第二淺凹槽、填充在所述第二淺凹槽內(nèi)的第一絕緣氧化層以及填充在所述第一絕緣氧化層內(nèi)的導(dǎo)電半導(dǎo)體；

27、所述第二淺凹槽設(shè)置在所述有源區(qū)內(nèi)，所述第二淺凹槽的槽深與所述第一淺凹槽的槽深一致。

28、優(yōu)選地，所述第一絕緣氧化層的厚度小于所述場(chǎng)氧化層的厚度，且所述第一絕緣氧化層的致密性大于所述場(chǎng)氧化層的致密性。

29、優(yōu)選地，所述功率器件還包括：

30、第二導(dǎo)電類型的第二注入?yún)^(qū)，設(shè)置在所述第二淺凹槽與所述主結(jié)之間的有源區(qū)內(nèi)，并與所述主結(jié)相連；

31、第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)，設(shè)置在所述第二注入?yún)^(qū)內(nèi)。

32、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的深度小于所述第二淺凹槽的槽深。

33、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于第一注入?yún)^(qū)的摻雜濃度。

34、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的摻雜濃度比所述第一注入?yún)^(qū)的摻雜深度小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

35、優(yōu)選地，所述功率器件還包括：

36、第二絕緣氧化層，設(shè)置在所述外延層和所述場(chǎng)氧化層上，所述第二絕緣氧化層上設(shè)有接觸孔；

37、正面金屬，設(shè)置在所述第二絕緣氧化層上，包括電極金屬和截止環(huán)金屬，所述電極金屬通過(guò)所述接觸孔與所述源極區(qū)和所述主結(jié)相連，所述截止環(huán)金屬通過(guò)所述接觸孔與所述截止環(huán)相連。

38、優(yōu)選地，所述第一注入?yún)^(qū)還包括場(chǎng)限環(huán)，所述場(chǎng)限環(huán)設(shè)置在所述主結(jié)和所述截止環(huán)之間的分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)；

39、所述正面金屬還包括場(chǎng)板金屬，所述場(chǎng)板金屬通過(guò)所述接觸孔與場(chǎng)限環(huán)相連。

40、優(yōu)選地，所述有源區(qū)為溝槽型igbt結(jié)構(gòu)或者溝槽型vdmos結(jié)構(gòu)。

41、一種功率器件的制備方法，包括：

42、在襯底上外延形成第一導(dǎo)電類型的外延層，所述外延層包括有源區(qū)和設(shè)置在所述有源區(qū)外圍的終端區(qū)；

43、在所述外延層的終端區(qū)上刻蝕形成分壓深凹槽，在所述分壓深凹槽內(nèi)和所述外延層的表面形成場(chǎng)氧化層；

44、在所述終端區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕注入間隙，通過(guò)所述注入間隙在所述終端區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)，所述第一注入?yún)^(qū)包括主結(jié)，所述主結(jié)設(shè)置在所述終端區(qū)靠近所述有源區(qū)的位置，所述分壓深凹槽設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)，所述分壓深凹槽的槽深大于所述主結(jié)的結(jié)深。

45、優(yōu)選地，所述終端區(qū)包括設(shè)置在所述有源區(qū)外圍的分壓保護(hù)區(qū)和設(shè)置在所述分壓保護(hù)區(qū)外圍的截止保護(hù)區(qū)；

46、所述在所述終端區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕注入間隙，通過(guò)所述注入間隙在所述終端區(qū)內(nèi)形成所述第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)，包括：

47、在所述分壓保護(hù)區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕第一注入間隙，通過(guò)所述第一注入間隙在所述分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)。

48、優(yōu)選地，在所述在所述外延層的終端區(qū)上刻蝕形成分壓深凹槽，在所述分壓深凹槽內(nèi)和所述外延層的表面形成場(chǎng)氧化層之后，所述功率器件的制備方法還包括：

49、在所述截止保護(hù)區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕第二注入間隙，通過(guò)所述第二注入間隙在所述截止保護(hù)區(qū)內(nèi)形成所述第一導(dǎo)電類型的截止環(huán)。

50、優(yōu)選地，所述第一注入?yún)^(qū)還包括場(chǎng)限環(huán)，所述場(chǎng)限環(huán)設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)；所述分壓深凹槽的槽深大于所述場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

51、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少三個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，相鄰兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)之間的間距按所述有源區(qū)指向所述終端區(qū)的方向逐漸增大。

52、優(yōu)選地，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽間隔設(shè)置在所述主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)；至少兩個(gè)所述分壓深凹槽的槽深沿所述有源區(qū)指向所述終端區(qū)的方向逐漸增大。

53、優(yōu)選地，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽設(shè)置在所述主結(jié)與所述場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上。

54、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽設(shè)置在所述主結(jié)與靠近所述主結(jié)的場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上。

55、優(yōu)選地，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽設(shè)置在所述場(chǎng)限環(huán)之外的終端區(qū)上。

56、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽設(shè)置在最外側(cè)的場(chǎng)限環(huán)之外的終端區(qū)上。

57、優(yōu)選地，所述終端區(qū)上間隔設(shè)有至少兩個(gè)所述場(chǎng)限環(huán)，至少兩個(gè)所述分壓深凹槽設(shè)置在相鄰兩個(gè)場(chǎng)限環(huán)之間的終端區(qū)上。

58、優(yōu)選地，所述分壓深凹槽為倒階梯形凹槽。

59、優(yōu)選地，在所述終端區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕注入間隙，通過(guò)所述注入間隙在所述終端區(qū)內(nèi)形成所述第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)之后，所述功率器件的制備方法還包括：

60、在所述場(chǎng)限環(huán)上刻蝕第一淺凹槽，在所述第一淺凹槽內(nèi)淀積第一絕緣氧化層，在所述第一絕緣氧化層內(nèi)淀積導(dǎo)電半導(dǎo)體，形成第二防擊穿結(jié)構(gòu)；

61、其中，所述第一淺凹槽的槽深小于所述場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深。

62、優(yōu)選地，在所述終端區(qū)的所述場(chǎng)氧化層上刻蝕注入間隙，通過(guò)所述注入間隙在所述終端區(qū)內(nèi)形成所述第二導(dǎo)電類型的第一注入?yún)^(qū)之后，所述功率器件的制備方法還包括：

63、對(duì)所述有源區(qū)的所述場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕，在所述有源區(qū)內(nèi)刻蝕第二淺凹槽，在所述第二淺凹槽內(nèi)淀積第一絕緣氧化層，在所述第一絕緣氧化層內(nèi)淀積導(dǎo)電半導(dǎo)體，形成柵極防擊穿結(jié)構(gòu)；

64、其中，所述第二淺凹槽的槽深與所述第一淺凹槽的槽深一致。

65、優(yōu)選地，在所述形成柵極防擊穿結(jié)構(gòu)之后，所述功率器件的制備方法還包括：

66、在所述有源區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的第二注入?yún)^(qū)和第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)；

67、其中，第二注入?yún)^(qū)設(shè)置在所述第二淺凹槽與所述主結(jié)之間的有源區(qū)內(nèi)，并與所述主結(jié)相連；源極區(qū)設(shè)置在所述第二注入?yún)^(qū)內(nèi)。

68、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的深度小于所述第二淺凹槽的槽深。

69、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的摻雜濃度小于第一注入?yún)^(qū)的摻雜濃度。

70、優(yōu)選地，所述第二注入?yún)^(qū)的摻雜濃度比所述第一注入?yún)^(qū)的摻雜深度小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

71、優(yōu)選地，在所述有源區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的第二注入?yún)^(qū)和第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)之后，所述功率器件的制備方法還包括：

72、在所述外延層和所述場(chǎng)氧化層上淀積第二絕緣氧化層，在所述第二絕緣氧化層上刻蝕接觸孔；

73、在所述第二絕緣氧化層上淀積正面金屬，包括電極金屬和截止環(huán)金屬，所述電極金屬通過(guò)所述接觸孔與所述源極區(qū)和所述主結(jié)相連，所述截止環(huán)金屬通過(guò)所述接觸孔與所述截止環(huán)相連。

74、優(yōu)選地，在所述外延層的終端區(qū)上刻蝕形成分壓深凹槽，在所述分壓深凹槽內(nèi)和所述外延層的表面形成場(chǎng)氧化層之后，所述功率器件的制備方法還包括：

75、對(duì)所述場(chǎng)氧化層進(jìn)行磨平操作。

76、上述功率器件及其制備方法中，功率器件設(shè)有第一防擊穿結(jié)構(gòu)，該第一防擊穿結(jié)構(gòu)包括分壓深凹槽和場(chǎng)氧化層，將分壓深凹槽設(shè)置在主結(jié)之外的終端區(qū)內(nèi)，分壓深凹槽的槽深大于主結(jié)的結(jié)深，使得電場(chǎng)最高點(diǎn)從主結(jié)附近轉(zhuǎn)移至分壓深凹槽的底部，進(jìn)而保障終端不容易被擊穿，從而保障其耐壓性能；場(chǎng)氧化層填充在分壓深凹槽內(nèi)并延伸至終端區(qū)外覆蓋分壓深凹槽的表面，由于分壓深凹槽屬于截?cái)嘈徒K端，且截?cái)嘈徒K端內(nèi)填充的場(chǎng)氧化層屬于絕緣介質(zhì)，里面幾乎沒(méi)有可流動(dòng)離子，使得分壓深凹槽無(wú)法與外部體區(qū)形成電場(chǎng)，可起到防擊穿效果，提高其耐壓可靠性；場(chǎng)氧化層延伸至終端區(qū)上覆蓋分壓深凹槽的表面，使得分壓深凹槽表面的場(chǎng)氧化層面積較大，以將分壓深凹槽表面的高電場(chǎng)均勻分布在終端區(qū)外覆蓋分壓深凹槽的表面上，可避免功率器件的表面擊穿，保障其耐壓可靠性；并且，場(chǎng)氧化層填充在分壓深凹槽內(nèi)并延伸至終端區(qū)外覆蓋分壓深凹槽的表面，其過(guò)程只需進(jìn)行一次填充，無(wú)需引入額外的填充工藝，制備工藝簡(jiǎn)單，在保證耐壓可靠性的同時(shí)節(jié)約成本。