专利名称：功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体器件保护技术领域，尤其涉及一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件。
背景技术：
电场限制环，简称场环，是功率半导体器件常用终端中的一种。场环的应用可以改善功率半导体器件边缘电场分布，提高功率半导体器件的耐压能力和稳定性。图1是现有的功率半导体器件的终端结构示意图。请参照图1，该功率半导体器件包括重掺杂N型衬底1 (N+衬底1)、位于N+衬底1上面的N型缓冲层2、位于N型缓冲层2上面的轻掺杂N型外延层3 (N-型外延层3)和在N-型外延层3 (相当于功率半导体器件中的主体半导体区) 中形成的功能区域和保护区域。所谓主体半导体区是功率半导体器件中即形成有功能结构有形成有保护结构的半导体层。该功能区域为主结区域，图中P+型半导体层与N-型外延层形成的PN结称为主结。该保护区域具有沟道环4和截止环5等区域。在功率半导体器件中还具有位于该保护区域上方的钝化层6，以提供进一步保护。现有的功率半导体器件必须具备很高的耐压，一般会设置多个沟道环4。因此，设置有沟道环4的功率半导体器件中，若P型半导体区域、η型半导体区域分别均勻掺杂且场环完全耗尽，则耗尽层内的其电场分布如图2Α、图2Β所示。图2Α为功率半导体横向上耗尽层的电场曲线图；图2Β为功率半导体轴向上耗尽层的电场曲线图；该横向为功率半导体的厚度方向，该轴向是俯视功率半导体器件时得到的平面内的任一方向。耗尽层的耐压大小由电场曲线与X轴围成的面积决定。从图2Β中我们可以得到，该耗尽层的电场曲线具有多个波峰、波谷，因此其耐压并没有达到最大，从而限制了功率半导体的轴向耐压能力。
发明内容
本发明为解决现有技术中的功率半导体器件中具有沟道环的终端耐压能力较弱的技术问题，提供一种功率半导体器件的终端结构，以实现较高的耐压。本发明是这样实现的，一种功率半导体器件的终端结构，包括位于功率半导体器件主体半导体区中的沟道环，其中，所述沟道环的材料为相对介电常数为1 15之间的本征多晶材料。本发明还提供一种功率半导体器件，其中，该器件包括上述功率半导体器件的终端结构。本发明的功率半导体器件的终端结构中沟道环采用相对介电常数在15以内的本征多晶材料，使通过该沟道环区域内的电场线接近水平、并且在该区域内无极值点，可以很好地降低载流子的滞留量，从而提高击穿电压。
图1是现有的功率半导体器件的终端结构示意图2A为现有的功率半导体横向上耗尽层的电场曲线图；图2B为现有的功率半导体轴向上耗尽层的电场曲线图；图3是本发明实施例的功率半导体器件的终端结构示意图；图4是材料为本征多晶材料的沟道环的电场曲线图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。详述本发明实施例之前，先就电场限制环(场环)的击穿机理进行描述。电场限制环一般是用P型区耗尽产生的电场谷来抵消η型区耗尽所产生的电场峰对最大电场值迭加影响，从而达到耐压的目的。电场限制环击穿也就是表示耗尽层的击穿。在忽略空间电荷区的载流子并认为空间电荷区中的杂质已全部电离的情况下，根据下面泊松方程
权利要求
1.一种功率半导体器件的终端结构，包括位于功率半导体器件主体半导体区中的沟道环，其特征在于，所述沟道环的材料为相对介电常数为1 15之间的本征多晶材料。
2.如权利要求1所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述沟道环的材料为本征多晶硅和本征多晶碳化硅中的一种。
3.如权利要求1所述功率半导体器件的终端，其特正在于，具有多个所述沟道环。
4.如权利要求1-3任一项所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，还包括电场集中区和钝化层，所述电场集中区位于主体半导体区的上面，所述钝化层位于电场集中区的上面。
5.如权利要求4所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述钝化层的材料是聚酰亚胺。
6.如权利要求4所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述电场集中区包括位于主体半导体区上面的第二绝缘层、位于第二绝缘层上的过渡层、位于过渡层上的栅氧层、位于栅氧层上的第一绝缘层、位于第一绝缘层上并在终端结构边缘处的金属层、位于栅氧层和第一绝缘层之间的多晶硅层；所述多晶硅层水平方向上与金属层隔开。
7.如权利要求6所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述过渡层的材料是相对介电常数均在1 15之间的本征多晶材料或者绝缘材料。
8.如权利要求7所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述过渡层的材料是聚酰亚胺。
9.如权利要求7所述功率半导体器件的终端结构，其特征在于，所述过渡层的材料是本征多晶硅和本征多晶碳化硅中的一种。
10.一种功率半导体器件，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的功率半导体器件的终端结构。
全文摘要
本发明提供了一种功率半导体器件的终端结构及功率半导体器件。该功率半导体器件的终端结构包括位于功率半导体器件主体半导体区中的沟道环，所述沟道环的材料为相对介电常数为1～15之间的本征多晶材料。本发明的功率半导体器件的终端结构中沟道环采用相对介电常数在15以内的本征多晶材料，使通过该沟道环区域内的电场线接近水平、并且在该区域内无极值点，可以很好地降低载流子的滞留量，从而提高击穿电压。
文档编号H01L29/06GK102208436SQ20101014117
公开日2011年10月5日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者吴家键, 周振强, 江堂华, 蔡桥斌 申请人:比亚迪股份有限公司