[发明专利]功率半导体器件的终端及功率半导体器件

说明书

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及功率半导体器件。

背景技术

目前，在功率半导体器件上都会形成一钝化层，以达更好的保护目的。该钝化层的相对介电常数一般均一且其值较大，因而这种钝化层的绝缘效果好，但是在钝化层的边界存在极化电荷，引起边界处的电场尖峰，因此高温高反偏电压下首先被击穿。所以，现有的钝化层成为限制功率半导体器件的可靠性的重要因素。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，也就相当于功率半导体器件的主体半导体区域)和在N-型外延层3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。现有技术中，钝化层6一般的是采用3PSG钝化层工艺形成的，这种钝化层6将造成边界相对相对介电常数的很大突变引起较大的极化电荷密度，形成明显的电场尖峰而制约其设计应用。如果钝化层6是采用一些低相对介电常数的材料形成的，则使器件内电场达到一个安全值所需要该钝化层6的厚度会很厚的，所以，虽然采用低相对介电常数的材料有效地减小了边界极化电荷，但其降电场的能力减弱，需要有比一般工艺十倍以上的钝化层厚度，这增加了功率半导体器件的终端的厚度并浪费了材料。

发明内容

本发明为解决现有技术中的功率半导体器件的终端中的钝化层在减少表面极化电荷和提高压降能力方面的相矛盾的技术问题，提供一种功率半导体器件的终端。

本发明提供的功率半导体器件的终端是这样实现的，一种功率半导体器件的终端，包括电场限制区、电场集中区和第一钝化层，所述电场限制区位于功率半导体器件的主体半导体区域中，所述电场集中区位于功率半导体器件的主体半导体区域上方，所述第一钝化层位于所述电场集中区的上方；厚度方向上，所述第一钝化层的相对介电常数呈第一三角函数变化。

本发明还提供了一种功率半导体器件。该功率半导体器件是这样实现的，一种功率半导体器件，其中，包括上述功率半导体器件的终端。

本发明的相对介电常数按三角函数变化的功率半导体器件的终端的钝化层可以将极化电荷由集中在电场线方向上的边界附近向钝化层内转移，从而有效地减少边界附近的极化电荷、降低边界处的电场尖峰，从而较现有技术该功率半导体器件的终端在相同厚度下可以提高耐压。

附图说明

图1是现有的功率半导体器件的终端结构示意图；

图2是本发明实施例的功率半导体器件的终端结构示意图；

图3是图2示出的功率半导体器件的终端结构的简化示意图；

图4A是第一钝化层的相对介电常数变化曲线图；

图4B是电场限制区的相对介电常数变化曲线图；

图5A是第一钝化层中电场曲线图；

图5B是电场限制区中电场曲线图。

具体实施方式

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。

本发明实施例的功率半导体器件的钝化层，厚度方向上，所述钝化层的相对介电常数呈第一三角函数变化。

功率半导体器件的钝化层的相对介电常数按三角函数的改变，可以在相同面积的情况下较均匀相对介电常数的钝化层耐压要高，同时其厚度要小于均匀相对介电常数的钝化层的厚度。因为功率半导体器件的钝化层中相对介电常数递增区间有使极化电荷密度增加的趋势，相对介电常数递减区间则有使极化电荷密度递减的趋势，若所需降的电场强度相同，则降电场所需极化的极化电荷密度与钝化层厚度的积分基本一定。而相对介电常数按三角函数变化的钝化层可以将极化电荷由集中在电场线方向上的边界附近向钝化层内转移，从而有效地减少边界附近的极化电荷、降低边界处的电场尖峰(相当于维持该电场与极化电荷分布区的积分不变，增加了尖峰宽度而大大消减了电场尖峰)，从而提高了耐压。