一种耐电压结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐电压结构，N型的衬底，形成在所述衬底上的N型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向所述第一外延层内形成的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁形成P型的扩散区，形成在所述第一外延层上及第一沟槽内的N型的第二外延层，形成在所述第二外延层上的绝缘层，自所述绝缘层向下延伸至所述第二外延层内的P型的第一注入区、第二注入区和第三注入区，所述第一注入区位于所述扩散区的上方。本发明专利技术还公开了上述耐电压结构的制备方法。其离子浓度容易控制，且分压能力好。

A voltage withstanding structure and its preparation method

The invention discloses a voltage withstanding structure, a N-type substrate, a N-type first epitaxy layer formed on the substrate, a first groove formed from the upper surface of the first epitaxy layer to the first epitaxy layer, a P-type diffusion zone formed from the side wall of the first groove, a N-type second epitaxy layer formed on the first epitaxy layer and in the first groove, and a second N-type epitaxy layer formed in the first epitaxy layer. The insulating layer on the epitaxy layer extends downward from the insulating layer to the P-type first injection region, the second injection region and the third injection region in the second epitaxy layer, the first injection region being above the diffusion region. The invention also discloses a preparation method of the above voltage withstanding structure. Its ion concentration is easy to control and its partial pressure ability is good.

【技术实现步骤摘要】
一种耐电压结构及其制备方法
本专利技术涉及功率器件
，尤其涉及一种耐电压结构及其制备方法。
技术介绍
功率器件的最重要性能就是阻断高压，器件经过设计可以在金属-氧化物半导体场效应晶体管界面的耗尽层上承受高压，随着外加电压的增大，耗尽层电场强度也会增大，最终超过材料极限出现雪崩击穿。在功率器件边缘耗尽区电场曲率增大，会导致电场强度比管芯内部大，在电压升高的过程中管芯边缘会早于管芯内部出现雪崩击穿，为了最大化功率器件的性能，需要在功率器件边缘设计耐压结构，减少有源区(元胞区)边缘PN结的曲率，使耗尽层横向延伸，增强水平方向的耐压能力。但是现有耐电压结构扩散区的离子浓度不易控制和分压能力不好。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种耐电压结构，其离子浓度容易控制，且分压能力好；本专利技术的目的之二在于提供一种耐电压结构的制备方法。本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：一种耐电压结构，其包括：N型的衬底，形成在所述衬底上的N型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向所述第一外延层内形成的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁形成P型的扩散区，形成在所述第一外延层上及第一沟槽内的N型的第二外延层，形成在所述第二外延层上的绝缘层，自所述绝缘层向下延伸至所述第二外延层内的P型的第一注入区、第二注入区和第三注入区，所述第一注入区位于所述扩散区的上方。优选的，所述第一注入区包括两个第一注入槽、形成在两个第一注入槽侧壁的第一离子层以及连接在两个第一注入槽之间的第一离子区，所述绝缘层延伸至两个第一注入槽内。优选的，所述第二注入区包括两个第二注入槽、形成在两个第二注入槽侧壁的第二离子层以及连接在两个第二注入槽之间的第二离子区，所述绝缘层延伸至两个第二注入槽内。优选的，所述第三注入区包括第三注入槽、形成在所述第三注入槽侧壁的第三离子层，所述绝缘层延伸至所述第三注入槽内。优选的，所述扩散区包括第一沟槽以及形成在所述第一沟槽侧壁的第三离子层，所述第二外延层延伸至所述第一沟槽内。优选的，所述绝缘层为氧化硅层。优选的，所述第一离子区、所述第二离子区和所述第三离子区的离子浓度依次递减。优选的，所述第一注入槽、所述第二注入槽和所述第三注入槽平行设置。本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：一种上述耐电压结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1、提供N型的衬底，在所述衬底的上表面形成N型的第一外延层，在所述第一外延层上制备绝缘层，在所述绝缘层上制备第一沟槽，该第一沟槽延伸至所述第一外延层；步骤2、通过P型扩散，在所述第一沟槽的侧壁形成第三离子层，而形成扩散区；步骤3、去除所述绝缘层，在所述第一外延层和所述扩散区上形成第二外延层；步骤4、在所述第二外延层上制备绝缘层，在所述绝缘层和所述第二外延层上刻蚀形成间隔设置的两个第一注入槽、两个第二注入槽和一个第三注入槽，且两个第一注入槽设置在所述第一沟槽的上方；步骤5、在两个第一注入槽、两个第二注入槽和一个第三注入槽的槽壁进行P型离子注入，而分别形成第一离子层、第二离子层和第三离子层，从而形成第三注入区；步骤6、去除两个第一注入槽之间上端以及两个第二注入槽之间上端的绝缘层，在两个第一注入槽之间以及两个第二注入槽之间进行P型离子注入，分别形成第一离子区和第二离子区，而分别形成第一注入区和第二注入区，且使所述第一注入区的离子浓度大于所述第二注入区的离子浓度；步骤7、在所述第一注入区、所述第二注入区和所述第三注入区上形成绝缘层，且所述绝缘层延伸至两个第一注入槽、两个第二注入槽和所述第三注入槽内。进一步地，在上述步骤中，通过光刻胶做掩膜，干法刻蚀形成所述第一注入槽、所述第二注入槽、所述第三注入槽和所述第一沟槽。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术设置的所述扩散区设置在第一外延层和第二外延层的交界处，第一注入区、第二注入区和第三注入区均设置在第二外延层与绝缘层的交界处，这样所述扩散区、第一注入区、第二注入区和第三注入区的离子浓度就可以通过所述第一外延层和第二外延层的厚度进行调整，而不用通过半导体的其他长度进行调整，使调整离子浓度更方便；其次，本耐电压结构的侧边通常与具有高压电场的有源区连接，所述第一注入区能与所述第二外延层形成反向的PN结，且在所述第一注入区下方的扩散区也能跟第一外延层形成反向的PN结，而能阻止从所述第一外延层和所述第二外延层穿过的高压电场击穿绝缘层；同理所述第二注入区也能阻止从所述第二外延层穿过的电场击穿绝缘层，所述第三注入区也能阻止从所述第二外延层穿过的弱电场击穿绝缘层，进而提高了本耐电压结构的分压能力。附图说明图1为本专利技术耐电压结构的结构示意图；图2为本专利技术耐电压结构的制备方法的流程图；图3为本专利技术耐电压结构的制备方法的工艺流程示意图。图中：1、耐电压结构；10、衬底；20、第一外延层；21、扩散区；211、第一沟槽；212、第三离子层；30、第二外延层；31、第一注入区；311、第一注入槽；312、第一离子层；313、第一离子区；32、第二注入区；321、第二注入槽；322、第二离子层；323、第二离子区；33、第三注入区；331、第三注入槽；332、第三离子层；40、绝缘层。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1和3所示本专利技术公开的一种耐电压结构1，N型的衬底10，形成在所述衬底10上的N型的第一外延层20，自所述第一外延层20的上表面向所述第一外延层20内形成的第一沟槽211，所述第一沟槽211的侧壁形成P型的扩散区21，形成在所述第一外延层20上及第一沟槽211内的N型的第二外延层30，形成在所述第二外延层30上的绝缘层40，自所述绝缘层40向下延伸至所述第二外延层20内的P型的第一注入区31、第二注入区32和第三注入区33，所述第一注入区31位于所述扩散区21的上方。在上述实施方式中，本专利技术设置的所述扩散区21设置在所述第一外延层20和所述第二外延层30的交界处，所述第一注入区31、所述第二注入区32和所述第三注入区33均设置在所述第二外延层30与绝缘层40的交界处，这样所述扩散区21、第一注入区31、第二注入区32和第三注入区33的离子浓度就可以通过所述第一外延层20和第二外延层30的厚度进行调整，一般厚度越大，浓度越高，而不用通过半导体的其他长度进行调整，使调整离子浓度更方便；其次，本耐电压结构1的侧边通常与具有高压电场的有源区连接，所述第一注入区31能与所述第二外延层30形成反向的PN结，且在所述第一注入区31下方的扩散区21也能跟第一外延层20形成反向的PN结，也能阻止从所述第一外延层20通过的电场击穿所述第一注入区31，从而能阻止从所述第一外延层20和所述第二外延层30穿过的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐电压结构，其特征在于，其包括：N型的衬底，形成在所述衬底上的N型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向所述第一外延层内形成的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁形成P型的扩散区，形成在所述第一外延层上及第一沟槽内的N型的第二外延层，形成在所述第二外延层上的绝缘层，自所述绝缘层向下延伸至所述第二外延层内的P型的第一注入区、第二注入区和第三注入区，所述第一注入区位于所述扩散区的上方。

【技术特征摘要】
1.一种耐电压结构，其特征在于，其包括：N型的衬底，形成在所述衬底上的N型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向所述第一外延层内形成的第一沟槽，所述第一沟槽的侧壁形成P型的扩散区，形成在所述第一外延层上及第一沟槽内的N型的第二外延层，形成在所述第二外延层上的绝缘层，自所述绝缘层向下延伸至所述第二外延层内的P型的第一注入区、第二注入区和第三注入区，所述第一注入区位于所述扩散区的上方。2.根据权利权利要求1所述耐电压结构，其特征在于：所述第一注入区包括两个第一注入槽、形成在两个第一注入槽的侧壁及底部的P型的第一离子层以及连接在两个第一注入槽之间的P型的第一离子区，所述绝缘层延伸至两个第一注入槽内。3.根据权利权利要求2所述耐电压结构，其特征在于：所述第二注入区包括两个第二注入槽、形成在两个第二注入槽的侧壁及底部的P型的第二离子层以及连接在两个第二注入槽之间的P型的第二离子区，所述绝缘层延伸至两个第二注入槽内。4.根据权利权利要求3所述耐电压结构，其特征在于：所述第三注入区包括第三注入槽、形成在所述第三注入槽侧壁的P型的第三离子层，所述绝缘层延伸至所述第三注入槽内。5.根据权利权利要求4所述耐电压结构，其特征在于：所述第一离子区、所述第二离子区和所述第三离子区的离子浓度依次递减。6.根据权利权利要求1所述耐电压结构，其特征在于：所述绝缘层为氧化硅层。7.根据权利权利要求1所述耐电压结构，其特征在于：所述第一注入槽、所述第二注入槽和所述第三注入槽平行设置。8.一种上述耐电压结构的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市福来过科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44