本技术属于电力电子器件,尤其涉及一种半导体功率器件的终端结构。
背景技术:
1、igbt(绝缘栅双极型晶体管)同时具备单极性器件和双极性器件的优点,驱动电路简单,功耗和成本低,通态压降小。耐压是igbt的一个关键参数,igbt的耐压能力跟芯片厚度、衬底浓度及耗尽区的电场分布有关,还与芯片终端结构及表面钝化工艺紧密相关。现目前市面上的半导体功率器件终端结构以多个场限环加场板为主,如公开号为cn110364568a的中国专利申请文件公开的igbt器件及其形成方法,其具体公开了一种igbt器件包括一衬底,衬底中具有一有源区和一位于所述有源区外围的终端区,在所述有源区中形成有多个元胞结构,在所述终端区中形成有至少一个场板结构;在所述终端区的衬底中还形成有多个场限环,所述场限环包括第一导电类型的第一掺杂区,所述第一掺杂区从所述衬底的表面向所述衬底的内部扩展延伸,并延伸至所述场板沟槽的侧壁上……
2、上述现有技术的缺点在于:
3、(1) 终端效率和阻断电压仍然偏低,具体的:现有终端技术由多个(一般是七个以上)场限环加多板构成,多个场限环在器件阻断时会造成信号传递较慢,使得终端效率偏低;
4、(2) 终端钝化层刻蚀区域较多且大小不一,刻蚀工艺调整困难,具体的,在钝化层开孔工艺时,多个场限环加场板设计会开更多的孔,且开孔大小不一,此时对光刻和刻蚀工艺精度要求较高;
5、(3) 在高压器件中,为了提高芯片利用率,场限环的数量往往大于10个,就导致钝化层开孔时的工艺精度要求较高,光刻调整困难;
6、(4) 在较小的钝化层刻蚀区域中沉积金属金属时,如果钝化层刻蚀不干净,金属会存在空洞,导致接触性能较差;
7、(5) 在需要调整工艺时,因为光刻和刻蚀工艺条件复杂,调整时大大增加了时间成本。
技术实现思路
1、本技术方案的目的在于,针对现有技术的不足,提出一种半导体功率器件的终端结构,其具有终端效率和耐压能力,且对光刻和刻蚀工艺要求不高,便于调整工艺,具体如下:
2、一种半导体功率器件的终端结构,包括衬底;所述衬底的底部设置有电极金属板,衬底的顶部设置漂移区;漂移区的顶部嵌入设置有主结区、截止环和2~4个等宽的场限环;所有场限环依次环绕在主结区的外围,截止环环绕在所有场限环的外围;漂移区的顶部覆盖有等平面钝化层,且等平面钝化层与漂移区顶部表面、主结区上表面、截止环上表面和场限环上表面紧密贴合;等平面钝化层的顶部设置有金属场板,等平面钝化层上分别对应主结区、截止环和所有的场限环设置有穿孔,金属场板通过穿孔分别连接主结区、截止环和所有的场限环。
3、优选的,衬底的厚度为50μm~200μm。
4、优选的,所述衬底采用硅、锗硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓和金刚石中的一种材料制成。
5、优选的,所述钝化层厚度为0.5μm~2μm。
6、优选的,所述钝化层的材质为sio2。
7、优选的,所述场限环和截止环的结深相同,且都为5μm~10μm。
8、优选的,所述场限环、主结区和截止环掺杂分布相同,且都采用p型掺杂。
9、优选的,所述金属场板厚度为2μm~5μm。
10、优选的,所述金属场板的材质与电极金属板的材质相同,为al、alcu、alsicu、ni、ti中的一种。
11、本技术方案与现有技术相比,具有以下优点:
12、1)本技术方案提供了一种半导体功率器件的终端结构,该终端结构包含衬底、主结区、漂移区、钝化层、场限环、截止环和金属场板,其中场限环的数量为2~4个,即采用了增加场限环宽度、减少场限环数量的结构,在确保半导体功率器件的利用性能的条件下,降低钝化层开孔时的工艺精度要求,即,采用沉积、光刻和刻蚀工艺进行制备钝化层和金属场板时,对光刻和刻蚀工艺的精度要求相对较低,因此对光刻和刻蚀工艺的调整都相对容易,可以大幅度的降低制造终端结构操作难度,使得流程简单化,因而更有利于提高性能的可靠性。
13、2)本技术方案中,将场限环的数量限制在2~4个以后,场限环的结深便足够深和足够宽,且金属场板的材质与电极金属相同,因而在金属场板上施加相对于衬底的负偏压时,电子会受到排斥向远离表面方向移动,使得表面处耗尽区向外延伸,改变了终端区的电场分布,且提升了终端区的电场分布均匀性和面积,进而能够提高终端效率和阻断电压。
14、3)本实用新型带场板和场限环的边缘终端具有终端效率高、阻断电压高等优点,可广泛用于平面igbt或沟槽igbt中,使用价值高,应用前景。
1.一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:包括衬底(1);
2.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:衬底(1)的厚度为50μm~200μm。
3.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述衬底(1)采用硅、锗硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓和金刚石中的一种材料制成。
4.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述钝化层(6)厚度为0.5μm~2μm。
5.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述钝化层(6)的材质为sio2。
6.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述场限环(4)和截止环(5)的结深相同,且都为5μm~10μm。
7.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述场限环(4)、主结区(3)和截止环(5)掺杂分布相同,且都采用p型掺杂。
8.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述金属场板(7)厚度为2μm~5μm。
9.如权利要求1所述一种半导体功率器件的终端结构,其特征在于:所述金属场板(7)的材质与电极金属(8)板的材质相同,为al、alcu、alsicu、ni、ti中的一种。