功率半导体器件的终端结构、制造方法及功率器件与流程

文档序号:37558450发布日期:2024-04-09 17:51阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构位于功率半导体器件芯片的边缘部分,与芯片有源区相接;所述终端结构至少具有第一导电类型的第一基区,和位于第一基区一侧的第二基区,所述第二基区具有第二导电类型,所述第二导电类型与第一导电类型相反;所述终端结构中,至少在所述第二基区的远离第一基区的表面与芯片有源区所在的第一主面形成负角,使得所述终端结构部分的芯片厚度至少在所述第一主面上随着到芯片有源区的距离增加而减小;其中,所述第二基区至少具有一均匀掺杂的区域。

2.如权利要求1所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构中,仅在所述第二基区的远离第一基区的表面与芯片有源区所在的第一主面形成负角,使得所述终端结构部分的芯片厚度在所述第一主面上随着到芯片有源区的距离增加而减小;在相对于第一主面的第二主面侧为平面结构。

3.如权利要求1所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构在与第一主面相对的第二主面也形成一负角结构,使得所述终端结构部分的芯片厚度在第一主面和第二主面都随着到芯片有源区的距离增加而减小。

4.如权利要求2所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构在第二基区的与第一基区相对的另一侧,设置有第二导电类型的第三基区,所述第三基区具有均匀掺杂的杂质浓度,且杂质浓度与第二基区不同。

5.如权利要求4所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述第一基区为n-基区,所述第二基区为p基区,所述第三基区为p+基区,所述p基区的厚度范围为50-200μm,掺杂浓度为1e13-1e15cm-3,所述p+基区的厚度范围为10-70μm,掺杂浓度为1e15-5e17cm-3。

6.如权利要求2所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构在所述第二基区的与第一基区相对的另一侧,设置有第二导电类型的第三基区,所述第三基区的掺杂浓度沿芯片垂直方向改变。

7.如权利要求6所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述第一基区为n-基区,所述第二基区为p基区,所述第三基区为p+基区,所述p基区的厚度范围为50-200μm,掺杂浓度为1e13-1e15cm-3,所述p+基区的厚度范围为10-70μm,峰值掺杂浓度为1e16-5e18cm-3。

8.如权利要求3所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述第一基区为n-基区,所述第二基区为p基区,所述终端结构在第二基区的与第一基区相对的另一侧,设置有p+基区;所述n-基区的与p基区相对的另一侧,设置有均匀掺杂的p型阳极发射区,p型阳极发射区与n-基区相对应的另一侧,设置有p+阳极发射区。

9.如权利要求8所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述p+基区与所述p+阳极发射区为均匀掺杂的。

10.如权利要求9所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述p+基区的厚度范围为10-70μm,掺杂浓度为1e15-5e17cm-3;p基区和p型阳极发射区的厚度范围为50-200μm,掺杂浓度为1e13-1e15cm-3;p+阳极发射区的厚度范围为1-20μm,掺杂浓度为1e17-5e19cm-3。

11.如权利要求8所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述p+基区与所述p+阳极发射区的掺杂浓度沿芯片垂直方向改变。

12.如权利要求9所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述p+基区的厚度范围为10-70μm,峰值掺杂浓度为1e16-5e18cm-3;p基区和p型阳极发射区的厚度范围为50-200μm,掺杂浓度为1e13-1e15cm-3;p+阳极发射区的厚度范围为1-20μm,掺杂浓度为1e17-5e19cm-3。

13.如权利要求1-12之一所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构的斜角采用台面结构,至少所述第一基区和所述第二基区的交界面延伸至所述台面结构。

14.如权利要求8-12之一所述的功率半导体器件的终端结构,其特征在于,所述终端结构的斜角采用台面结构,所述n-基区与所述p基区的交界面延伸至所述台面结构,且所述n-基区与所述p型阳极发射区的交界面延伸至所述台面结构。

15.一种垂直结构的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件包含有源区及终端区,所述终端区采用如权利要求1-14任一项所述的终端结构。

16.如权利要求15所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件为普通晶闸管、相控晶闸管、门极可关断晶闸管、集成门极换流晶闸管或上述器件的衍生器件。

17.一种功率器件,其特征在于,所述功率器件采用如权利要求15或16所述的半导体器件。

18.一种如权利要求1-14之一所述的功率半导体器件的终端结构的制造方法,其特征在于,所述第二基区通过外延工艺或者硅-硅键合工艺形成。


技术总结
一种功率半导体器件的终端结构、制造方法及功率器件,属于半导体器件技术领域。所述终端结构位于芯片边缘部分,与芯片有源区相接;所述终端结构至少具有第一基区和第二基区,所述第一基区和第二基区具有相反导电类型;所述终端结构中,至少在所述第二基区的远离第一基区的表面与芯片有源区所在的第一主面形成负角,使得终端结构部分芯片厚度至少在所述第一主面上随与芯片有源区距离的增加而减小;其中,所述第二基区至少具有一均匀掺杂的区域。本发明的终端结构可平衡负斜角终端近有源区一侧的电场强度,提高终端的有效利用率和阻断电压,降低电场强度峰值,提升器件长期可靠性;可用于不同类型的功率半导体器件。

技术研发人员:魏晓光,李立,王耀华,高明超,刘瑞,李玲
受保护的技术使用者:北京怀柔实验室
技术研发日:
技术公布日:2024/4/8
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