半导体功率器件及其终端区的制备方法技术

本发明专利技术提供了半导体功率器件及其终端区制备方法。该制备半导体功率器件终端区的方法包括：在第一导电类型衬底的上表面形成绝缘层；在绝缘层远离第一导电类型衬底的表面形成临时电极；对第一导电类型衬底和临时电极施加电压，以使得半导体功率器件中的可动离子富集在绝缘层中远离第一导电类型衬底的一侧；去除临时电极；在绝缘层远离第一导电类型衬底的一侧，去除预定厚度的绝缘层，形成绝缘介质层。该方法操作简单、方便、容易实现，成本较低，易于工业化生产，有效去除所述绝缘介质层中的可动离子，使半导体功率器件的耐压性满足要求，失效率大幅降低，可靠性明显改善。

Semiconductor power device and its terminal area preparation method

【技术实现步骤摘要】
半导体功率器件及其终端区的制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体的，涉及半导体功率器件及其终端区制备方法。
技术介绍
目前半导体功率器件的终端区的结构(参照图1),包括：N型衬底1、介质层2、分压环3、耗尽区4、背面金属5、耐压环6、N+接触层7。在利用HTRB(高温反向偏压实验)对该半导体功率器件进行可靠性测试时，需在高温高电压的环境下进行。然而介质层2中存在的可动离子在高温高压条件下会发生漂移(图1中箭头为电场方向)，可动离子会集聚在介质层2表面，当HTRB实验结束后，可动离子无法回到原处，仍然集聚在介质层2的表面，形成表面电场，会使得耐压环6的电场分布受到影响，导致该半导体功率器件的耐压性将会降低甚至低于规范要求，可靠性差，甚至直接导致该半导体功率器件失效。为改善半导体功率器件的可靠性,在实际生产过程中需要降低绝缘介质层中的可动离子，现有技术中采取的办法主要是提高生产线和设备的洁净度。另外，由于可动离子主要为金属阳离子，因此也可在高温制程中加入Cl-(氯离子)以将可动离子排出。然而，提高生产线和设备的洁净度会明显增加生产成本，而在高温制程中加入Cl-对于将可动离子排出的效果并不明显，可动离子去除的不够彻底。因而，现有的半导体功率器件的相关技术仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种操作简单、方便、容易实现、成本较低、易于工业化生产、可有效去除绝缘介质层中的可动离子、可使得半导体功率器件的耐压性满足要求、失效率大幅降低、或者可靠性明显改善的制备半导体功率器件的方法。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备半导体功率器件终端区的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：在第一导电类型衬底的上表面上形成绝缘层；在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的表面上形成临时电极；对所述第一导电类型衬底和所述临时电极施加电压，以使得所述半导体功率器件中的可动离子富集在所述绝缘层中远离所述第一导电类型衬底的一侧；去除所述临时电极；在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的一侧，去除预定厚度的所述绝缘层，以形成绝缘介质层。专利技术人发现，该方法操作简单、方便、容易实现，成本较低，易于工业化生产，可有效去除所述绝缘介质层中的可动离子，使得通过该方法制备的半导体功率器件的耐压性满足要求，失效率大幅降低，可靠性明显改善。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种半导体功率器件。根据本专利技术的实施例，该半导体功率器件包括主芯片区和围绕所述主芯片区设置的终端区，其中，所述终端区是通过前面所述的方法制备的。专利技术人发现，该半导体功率器件的绝缘介质层中的可动离子含量小于等于1E11cm-2，耐压性满足实际使用要求，失效率低，可靠性好。在本专利技术的又一个方面，本专利技术提供了一种半导体功率器件。根据本专利技术的实施例，所述功率器件的终端区包括第一导电类型衬底和设置在所述第一导电类型衬底的上表面上的绝缘介质层，所述绝缘介质层中的可动离子的含量小于等于1E11cm-2。专利技术人发现，该半导体功率器件耐压性满足实际使用要求，失效率低，可靠性好。附图说明图1显示了现有技术中半导体功率器件的终端区的剖面结构示意图。图2显示了本专利技术一个实施例的制备半导体功率器件的方法的流程示意图。图3a、图3b、图3c、图3d和图3e显示了本专利技术另一个实施例的制备半导体功率器件的方法的流程示意图。图4a、图4b、图4c、图4d和图4e显示了本专利技术又一个实施例的制备半导体功率器件的方法的流程示意图。图5显示了本专利技术一个实施例的终端区的剖面结构示意图。附图标记：1：N型衬底2：绝缘介质层3、150：分压环4：耗尽区5、160：背面金属6：耐压环7、170：N+接触层99：可动离子100：终端区110：第一导电类型衬底120：绝缘层121：绝缘介质层130：临时电极140：第二导电类型掺杂区H1：盲孔H2：过孔具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备半导体功率器件终端区的方法。根据本专利技术的实施例，参照图2和图3a至图3e，该方法包括：S100：在所述第一导电类型衬底110的上表面上形成绝缘层120，结构示意图参照图3a。根据本专利技术的实施例，本文中所采用的描述方式第一导电类型和第二导电类型是指P型导电(空穴导电)或N型导电(电子导电)，具体的，第一导电类型和第二导电类型中的一个为P型导电，第一导电类型和第二导电类型中的另一个为N型导电。在本专利技术的一些实施例中，所述第一导电类型衬底110的材料可以为P型硅衬底或者N型硅衬底。一些具体实施例中，所述第一导电类型衬底110的材料为N型硅衬底。由此，该方法的应用范围广，可以适用于不同类型的半导体功率器件。根据本专利技术的实施例，所述绝缘层120的材料可以为二氧化硅、氮化硅或氮硅氧化物。由此，材料来源广泛，易得，且成本较低。根据本专利技术的实施例，所述绝缘层120的厚度相比于常规绝缘层的厚度要厚以便于去除一部分绝缘层120以后仍然能够形成绝缘介质层121。在专利技术的一些实施例中，所述绝缘层120要比常规的绝缘层的厚度厚1-1000nm。在本专利技术一些具体的实施例中，所述绝缘层120可以比常规的绝缘层厚1nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm。由此，可在去除预定厚度的绝缘层120以后，形成所需要的适合厚度的绝缘介质层121，利于后续应用。根据本专利技术的实施例，在所述第一导电类型衬底110的上表面上形成绝缘层120的工艺既可以为在所述第一导电类型衬底110的上表面进行热生长，也可以进行沉积。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，适用范围广。S200：在所述绝缘层120远离所述第一导电类型衬底110的表面上形成临时电极130，结构示意图参照图3b。根据本专利技术的实施例，所述临时电极130的材料种类可以包括但不限于Al(铝)、Cu(铜)、Au(金)、Ag(银)、Ni(镍)、Ti(钛)及其合金金属。由此，材料来源广泛，易得，且成本较低。根据本专利技术的实施例，形成所述临时电极的方法可以为物理溅射或者蒸镀。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，适用范围广泛。根据本专利技术的实施例，形成所述临时电极130的步骤在所述半导体功率器件的主芯片区的掺杂步骤、形成栅极氧化层的步骤和形成栅电极的步骤之后进行。由于半导体功率器件中的可动离子均是通过环境、各个操作步骤、制备工程中采用的设备等因素引入的，在上述步骤完成之后形成临时电极，可以尽最大可能将半导体功率器件中的可动离子去除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备半导体功率器件终端区的方法，其特征在于，包括：/n在第一导电类型衬底的上表面上形成绝缘层；/n在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的表面上形成临时电极；/n对所述第一导电类型衬底和所述临时电极施加电压，以使得所述半导体功率器件中的可动离子富集在所述绝缘层中远离所述第一导电类型衬底的一侧；/n去除所述临时电极；/n在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的一侧，去除预定厚度的所述绝缘层，以形成绝缘介质层。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备半导体功率器件终端区的方法，其特征在于，包括：
在第一导电类型衬底的上表面上形成绝缘层；
在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的表面上形成临时电极；
对所述第一导电类型衬底和所述临时电极施加电压，以使得所述半导体功率器件中的可动离子富集在所述绝缘层中远离所述第一导电类型衬底的一侧；
去除所述临时电极；
在所述绝缘层远离所述第一导电类型衬底的一侧，去除预定厚度的所述绝缘层，以形成绝缘介质层。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述第一导电类型衬底和所述临时电极施加电压的同时，对所述第一导电类型衬底进行加热。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热的温度在80摄氏度至400摄氏度之间，且所述第一导电类型衬底在80摄氏度至400摄氏度温度下的保温时间不小于1分钟。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一导电类型衬底降至室温后，撤去对所述第一导电类型衬底和所述临时电极施加的电压。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述可动离子带正电荷，所述临时电极的电压小于所述第一导电类型衬底的电压。


6.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东庆，
申请(专利权)人：宁波比亚迪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33