专利名称：功率半导体器件的终端及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的终端结构，尤其涉及一种功率半导体器件的终端及其制 作方法。
背景技术：
由于结弯曲现象的存在，功率半导体器件的终端往往存在过早击穿的现象。因此， 终端保护结构的设计成为功率半导体器件，尤其是高压大功率器件优化设计的重要内容。当前，比较常见的终端保护结构有场环、场板、结终端扩展区(JTE)、斜角、沟槽等 等。斜角、沟槽结构实现困难，场环、场板消耗面积大，降低硅片利用率，且受界面电荷影响 较大。图4为现有技术中一种终端结构示意图。参照图4，现有技术中提出了一种JTE结构 2，所述JTE结构2离有源区1中的主结101越远的掺杂浓度越低，而结深也越浅。经分析 表明，递减的结深和递减的掺杂浓度同时作用会导致JTE的电阻沿着主结向外迅速增大， 从而不利于电势的有效传递，导致主结附近分担过高的电势，电场过高，从而过早击穿，达 不到有效保护的目的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是现有技术中功率半导体器件的终端结构达不到有 效保护的目的，从而提供了一种功率半导体器件的终端。本发明提供的技术方案一种功率半导体器件的终端，所述功率半导体器件包括第一导电类型的第一半导 体层，第一半导体层具有含有掺杂第二导电类型的阱区的有源区，所述终端位于第一半导 体层中，其中，所述终端具有与有源区邻接的掺杂有第二导电类型的结终端扩展区，所述结 终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度随距 有源区的距离增大而减小。本发明还提供一种功率半导体器件的终端的制作方法。一种功率半导体器件的终端的制作方法，包括提供一具备第一导电类型的半导体 衬底，所述半导体衬底具有用于形成有源区的第一衬底区域，其特征在于，还包括将所述半 导体衬底上用于形成所述终端的第二衬底区域划分成若干段区域，以及所述若干段区域按 照距离第一衬底区域由远到近的顺序依次进行杂质扩散，以形成具备第二导电类型的所述 终端，其中，所述杂质扩散的时间依次减少，杂质扩散所使用的扩散源浓度依次增加。本发明技术方案的有益效果在本发明终端结构中，所述结终端扩展区的电阻率随着掺杂浓度的减小而增加， 单位长度内的横截面积随掺杂厚度的增加而增加，由此可见，逐渐增加的掺杂厚度引起单 位长度内的横截面积增大，从而缓解了由于掺杂浓度的减小引起的电阻的上升，使电阻在 终端各处的分布均勻，从而使终端的电势分布均勻，电场的分布也随着趋于均勻，有效的避 免在局部出现过早击穿，提高了终端可承受的耐压。
图1为本发明实施例的具有终端的功率半导体器件的俯视图；图2为本发明第一实施例的具有终端功率半导体的剖面图，此图为图1中沿AB线 剖切所得；图3是本发明第二实施例的具有终端的功率半导体的剖面图，此图为图1中沿AB 线剖切所得；图4为现有技术中一种终端结构示意图；图5为本发明的实施例终端结构与现有技术的仿真结果击穿电压比较图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。本发明所述的功率半导体器件包括功率二极管、双极型绝缘栅场效应晶体管 (IGBT)、金属氧化物绝缘栅场效应晶体管(MOS)、晶闸管(SCR)等器件。根据半导体中多数载流子决定，决定半导体的类型。如果第一导电类型的多数载 流子为空穴，则第一导电类型为P型，重掺杂的第一导电类型为P+型，轻掺杂的第一类型为 P-型；如果第一导电类型的多数载流子为电子，则第一导电类型为N型，重掺杂的第一导电 类型为N+型，轻掺杂的第一类型为N-型。第二导电类型的多数载流子为第二类型载流子， 第一导电类型的多数载流子为第一类型载流子。第一导电类型为N型时，则第二导电类型 为P型。本发明实施例的一种功率半导体器件的终端，所述功率半导体器件包括第一导电 类型的第一半导体层，第一半导体层具有含有掺杂第二导电类型的阱区的有源区，所述终 端位于第一半导体层中，其中，所述终端具有与有源区邻接的掺杂有第二导电类型的结终 端扩展区，所述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而加大，所述结终端扩展 区的掺杂浓度随距有源区的距离增大而减小。进一步，所述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而逐渐连续加大， 所述结终端扩展区的掺杂浓度随距有源区的距离增大而逐渐连续减小。进一步，所述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而逐渐间断加大， 所述结终端扩展区的掺杂浓度随距有源区的距离增大而逐渐间断减小。进一步，所述终端还具有第一导电类型的沟道截止环，所述沟道截止环位于所述 结终端扩展区外的一定距离处。进一步，所述沟道截止环与终端扩展区之间的距离为100微米至400微米之间。进一步，所述结终端扩展区的厚度变化可以为均勻变化，也可以为非均勻变化。所 述结终端扩展区的掺杂浓度变化可以为均勻变化，也可以为非均勻变化。所述均勻变化为 随着距离主结101的距离变化一固定长度时，变化量(例如掺杂浓度或者掺杂厚度)也变 化一固定量。这样有利于终端的电场均勻分布。图1为本发明实施例的具有终端的功率半导体器件的俯视图。参照图1，本发明实施例的具有终端功率半导体器件包括形成于第一导电类型(例如N型)的第一半导体层之 上有含有掺杂第二导电类型(例如P型)的阱区(下面简称阱区)的有源区1和与有源区 1邻接的终端2，所述终端2具有与有源区邻接的掺杂有第二导电类型的结终端扩展区，所 述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度 随距有源区的距离增大而减小。有源区1中距离终端2最近的阱区与第一半导体层之间形 成的PN结称为主结101。主结101承担了功率半导体器件主要的击穿电压，所以在功率半 导体器件中需要增加终端以分担击穿电压，以减少功率半导体器件被击穿可能性。根据电阻的计算公式
权利要求
1.一种功率半导体器件的终端，所述功率半导体器件包括第一导电类型的第一半导体 层，第一半导体层具有含有掺杂第二导电类型的阱区的有源区，所述终端位于第一半导体 层中，其特征在于，所述终端具有与有源区邻接的掺杂有第二导电类型的结终端扩展区，所 述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区距离的增大而加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度 随距有源区距离的增大而减小。
2.如权利要求1所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述结终端扩展区的掺 杂厚度随距有源区距离的增大而连续加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度随距有源区距离 的增大而连续减小。
3.如权利要求1所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述结终端扩展区的掺 杂厚度随距有源区距离的增大而间断的加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度随距有源区距 离的增大而间断的减小。
4.如权利要求1所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述终端还具有第一导 电类型的沟道截止环，所述沟道截止环位于所述结终端扩展区外的一定距离处。
5.如权利要求4所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述沟道截止环与终端 扩展区之间的距离为100微米至400微米之间。
6.如权利要求3所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述结终端扩展区分成 若干段区域，每段区域的掺杂厚度相等。
7.如权利要求2所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，随距有源区距离的增大， 所述结终端扩展区的掺杂厚度均勻加大，掺杂浓度均勻减少。
8.如权利要求1至7任一项所述的功率半导体器件的终端，其特征在于，所述结终端扩 展区靠近有源区的部分的掺杂厚度在3微米至10微米之间，掺杂浓度为lE16/cm3至1E19/ cm3之间；所述结终端扩展区远离有源区的部分的掺杂厚度在8微米至20微米之间，掺杂浓 度为1E14/W至1E16/W之间。
9.一种功率半导体器件的终端的制作方法，包括提供一具备第一导电类型的半导体衬 底，所述半导体衬底具有用于形成有源区的第一衬底区域，其特征在于，还包括将所述半导 体衬底上用于形成所述终端的第二衬底区域划分成若干段区域，以及所述若干段区域按照 距离第一衬底区域由远到近的顺序依次进行杂质扩散，以形成具备第二导电类型的所述终 端，其中，所述杂质扩散的时间依次减少，杂质扩散所使用的扩散源浓度依次增加。
10.如权利要求9所述的功率半导体器件的终端的制作方法，其特征在于，所述扩散源 可以为气体，还可以为液体。
11.如权利要求9所述的功率半导体器件的终端的制作方法，其特征在于，所述杂质扩 散为先离子注入再进行杂质扩散。
全文摘要
本发明提供一种功率半导体器件的终端及其制作方法，所述功率半导体器件包括第一导电类型的第一半导体层，第一半导体层具有含有掺杂第二导电类型的阱区的有源区，所述终端位于第一半导体层中，其中，所述终端具有与有源区邻接的掺杂有第二导电类型的结终端扩展区，所述结终端扩展区的掺杂厚度随距有源区的距离增大而加大，所述结终端扩展区的掺杂浓度随距有源区的距离增大而减小。在本发明终端结构中，所述结终端扩展区的电阻率随着掺杂浓度的减小而增加，单位长度内的横截面积随掺杂厚度的增加而增加，缓解了由于掺杂浓度的递减引起的电阻的上升，从而使终端的电势分布均匀，有效的避免在局部出现过早击穿，提高了终端可承受的耐压。
文档编号H01L29/36GK102005468SQ200910189810
公开日2011年4月6日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者孙超, 肖秀光 申请人:比亚迪股份有限公司