一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件制造技术

本申请涉及半导体器件技术领域，公开了一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件，其中，功率半导体器件的终端结构包括：衬底和位于衬底上的外延层；位于外延层内的耐压环、位于外延层内且位于耐压环外围的截止环、依次设置于耐压环和截止环上的介质层、金属层和钝化层，耐压环、截止环、介质层、金属层和钝化层形成耐压终端结构；其中，截止环的外侧设有划片槽，截止环与划片槽之间的部位设有凹陷，钝化层伸入凹陷内以包覆截止环和金属层。本申请公开的功率半导体结构的终端结构，保证了器件的可靠性，能够进一步降低器件的漏电水平，有效降低器件损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件
本申请涉及半导体器件
，特别涉及一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件。
技术介绍
以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金氧半场效晶体管)为代表的功率半导体器件是当今电力电子领域的主流器件，是弱电控制强电的关键器件，广泛应用于各种功率控制电路、驱动电路等电路中，尤其是在各种变频电机、光伏逆变及智能电网、新能源汽车、电力机车牵引驱动等领域有着不可替代的作用。功率半导体器件之所以能够迅速的取代传统的电子管等元器件成为当今的主流电力电子器件，是因为其重量轻、体积小、功耗低、可靠性高等特性。在功率半导体器件的研发过程中，也往往是将器件的功耗和可靠性作为重要的性能指标来进行要求的。因此，在进行功率半导体器件设计和制程加工的时候，如何使功率半导体器件的正向导通损耗尽可能小，同时反向截止时的漏电也尽可能小，是需要解决的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种功率半导体器件的终端结构，能够进一步降低器件的漏电水平、有效降低器件损耗，同时保证器件的可靠性。为了达到上述目的，本申请提供了一种功率半导体器件的终端结构，包括：衬底和位于所述衬底上的外延层；位于所述外延层内的耐压环、位于所述外延层内且位于所述耐压环外围的截止环、依次设置于所述耐压环和所述截止环上的介质层、金属层和钝化层，所述耐压环、截止环、介质层、金属层和钝化层形成耐压终端结构；其中，所述截止环的外侧设有划片槽，所述截止环与所述划片槽之间的部位设有凹陷，所述钝化层伸入所述凹陷内以包覆所述截止环和所述金属层。本申请中的功率半导体器件的终端结构，通过在外延层内形成多个用于提高横向耐压的耐压环以及位于耐压环外围的截止环，并且形成介质层、金属层和钝化层以形成耐压终端结构，能够保证功率半导体器件的漏电尽可能的小；同时钝化层可以提高功率半导体器件的可靠性。此外，本申请在位于截止环的外侧、靠近划片槽区域的部位形成有凹陷，并使得钝化层伸入该凹陷内，使得金属层和截止环朝向耐压环区域外围边缘的一侧被钝化层包覆，能够进一步减小器件的漏电可能。因此，本申请中的功率半导体器件的终端结构，可以进一步的降低器件漏电水平，有效降低器件损耗，同时保证器件的可靠性。优选地，所述耐压环包括一个主结和多个分压环。优选地，所述截止环的一端位于所述外延层的顶部，另一端位于所述凹陷的侧面。优选地，每一个所述耐压环结构为场限环结构、场限环加场板结构、终结端扩展结构和横向变掺杂结构中的一个。优选地，所述凹陷的深度为0.1～10μm。优选地，所述钝化层的材料为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺中的一种或多种。本申请还提供了一种功率半导体器件，包括上述任一项的功率半导体器件的终端结构。本申请还提供了一种功率半导体器件的终端结构的制备方法，包括：形成衬底、外延层、耐压环、截止环、介质层、金属层以及划片槽；对所述介质层位于所述截止环外围边缘的部位进行刻蚀，对所述外延层位于所述截止环与所述划片槽之间的部位进行部分刻蚀以使得所述外延层内形成凹陷；对位于所述截止环外围边缘的金属层进行部分刻蚀并去除；在所述介质层和所述金属层上以及所述凹陷内沉积钝化层。附图说明图1为现有技术中功率半导体器件的终端结构的示意图；图2为本申请中功率半导体器件的终端结构的示意图；图3为本申请中功率半导体器件的终端结构的制备方法的流程示意图。图中：1-外延层；2-主结；3-分压环；4-截止环；5-介质层；6-金属层；7-钝化层；8-凹陷。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的功率半导体器件的终端结构中，如图1所示，钝化层7仅覆盖在外延层1上方，但是在外延层1中的耐压终端结构的侧面并没有钝化层7保护，由于截止环4与外延层1边缘之间电位差较大，该部位容易造成漏电。请参考图2，本申请实施例提供了一种功率半导体器件的终端结构，包括：衬底和位于衬底上的外延层1；位于外延层1内的耐压环、位于外延层1内且位于耐压环外围的截止环4、依次设置于耐压环和截止环4上的介质层5、金属层6和钝化层7，耐压环、截止环4、介质层5、金属层6和钝化层7形成耐压终端结构；其中，截止环4的外侧设有划片槽(图中未示出)，截止环4与划片槽之间的部位设有凹陷8，钝化层7伸入凹陷8内以包覆截止环4和金属层6。本申请中的功率半导体器件的终端结构，通过在外延层1内形成多个用于提高横向耐压的耐压环以及位于耐压环外围的截止环4，并且形成介质层5、金属层6和钝化层7以形成耐压终端结构，能够保证功率半导体器件的漏电尽可能的小；同时钝化层7可以提高功率半导体器件的可靠性。此外，本申请在位于截止环4的外侧、靠近划片槽区域的部位形成有凹陷8，并使得钝化层7伸入该凹陷8内，使得金属层6和截止环4朝向耐压环区域外围边缘的一侧被钝化层7包覆，能够进一步减小器件的漏电可能。因此，本申请中的功率半导体器件的终端结构，可以进一步的降低器件漏电水平，有效降低器件损耗，同时保证器件的可靠性。一种可选方式中，截止环4的一端位于外延层1的顶部，另一端位于凹陷8的侧面，即本申请在截止环4的外围设置凹陷8，并使得钝化层7包覆截止环4，将截止环4与硅材料隔离，如此对耐压终端结构起到了较好的保护作用，降低了器件的漏电水平。如图2所示，本申请中的耐压环可以包括一个主结2和多个分压环3，均可提高器件的横向耐压作用，分压环3的数量可以根据实际需求设置，且每一个耐压环结构可以为场限环结构、场限环加场板结构、终结端扩展结构和横向变掺杂结构中的任意一个，均可提高功率半导体器件的横向耐压。一种可选方式中，凹陷8可在制作生产中利用刻蚀的方法形成，刻蚀的深度可以在0.1～10μm。优选地，钝化层7的材料为氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺中的一种或多种，上述材料可以使得钝化层7表面产生的极化电荷较少，可实现较高的耐压，同时产生较少的漏电电流。本申请还提供了一种功率半导体器件，包括上述任一特征的功率半导体器件的终端结构，本申请实施例中的功率半导体器件不仅能够进一步降低器件的漏电水平、有效降低器件损耗，还能保证器件的可靠性。此外，基于同一专利技术思路，见图3，本申请还提供了一种功率半导体器件的终端结构的制备方法，包括以下步骤：S1：形成衬底、外延层1、耐压环、截止环4、介质层5、金属层6以及划片槽；S2：对介质层5位于截止环4外围边缘的部位进行刻蚀，对外延层1位于截止环4与划片槽之间的部位进行部分刻蚀以使得外延层1内形成凹陷8；S3：对位于截止环4外围边缘的金属层6进行部分刻蚀并去除；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率半导体器件的终端结构，其特征在于，包括：/n衬底和位于所述衬底上的外延层；/n位于所述外延层内的耐压环、位于所述外延层内且位于所述耐压环外围的截止环、依次设置于所述耐压环和所述截止环上的介质层、金属层和钝化层，所述耐压环、截止环、介质层、金属层和钝化层形成耐压终端结构；其中，/n所述截止环的外侧设有划片槽，所述截止环与所述划片槽之间的部位设有凹陷，所述钝化层伸入所述凹陷内以包覆所述截止环和所述金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件的终端结构，其特征在于，包括：
衬底和位于所述衬底上的外延层；
位于所述外延层内的耐压环、位于所述外延层内且位于所述耐压环外围的截止环、依次设置于所述耐压环和所述截止环上的介质层、金属层和钝化层，所述耐压环、截止环、介质层、金属层和钝化层形成耐压终端结构；其中，
所述截止环的外侧设有划片槽，所述截止环与所述划片槽之间的部位设有凹陷，所述钝化层伸入所述凹陷内以包覆所述截止环和所述金属层。


2.根据权利要求1所述的功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述耐压环包括一个主结和多个分压环。


3.根据权利要求1所述的功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述截止环的一端位于所述外延层的顶部，另一端位于所述凹陷的侧面。


4.根据权利要求1所述的功率半导体器件的终端结构，其特征在于，每一个所述耐压环为场限环结构、场限环加场板结构、终结端...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾丹，史波，刘勇强，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44