[发明专利]半导体器件终端、半导体器件及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体设计及制造技术领域，特别涉及一种半导体器件终端、半导体器件及其制造方法。

【背景技术】

半导体器件，特别是功率半导体器件，比如，绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，主要由并联排列的器件原胞区和外围终端区构成。如果没有外围终端区，在外加电压Vce时，虽然并联的各器件原胞区的电压大致相同，但是最外围的器件原胞区由于PN结的曲率效应，沿着表面水平方向会有很大的电场，从而使得器件的击穿电压只有平面结的20％，甚至更低。外围终端结构的主要作用就是，把竖向外加电压沿着水平方向比较均匀地分散到终端结构之中，降低各处的电场密度，从而提高器件的击穿电压以致于达到或者接近原胞区平面结的击穿电压。因此，终端技术是IGBT等功率器件的关键技术之一。

终端技术普遍面临的技术问题为器件的耐压可靠性问题，具体为，器件在高温条件下，漏电流偏大甚至出现持续增大不能稳定，恢复常温后击穿电压降低甚至出现短路的现象，器件击穿电压越高，所需衬底掺杂浓度越低，该现象越明显。

一般认为，该问题主要是由器件内部和外部引入的可动电荷引起的。实际工作中，可动电荷在外部应力条件下移动，将会改变原来稳定的表面电场，从而使的耐压发生改变，甚至出现漏电流增大的问题。为了定量表征外界电荷对终端表面电场的影响，定义影响因子：

其中，ΔQ为有效可动电荷，Q_f为衬底表面电荷。α越大表征可动电荷影响越大，器件耐压可靠性越差，反之亦然。

解决该问题的技术方法主要从两个方面出发：一方面，尽量减少芯片制造过程和封装过程引入可动电荷的因素，比如采用特殊的表面钝化技术或采用高可靠性合成树脂进行封装，以降低外部电荷及水汽等沾污的引入，这对降低高温下器件漏电流具有显著的效果，但是该方法对封装技术要求很高且工艺成本较高；另一方面，采用特殊设计结构以加强芯片本身对可动电荷的屏蔽作用，从而改善器件在高温高压应力条件下的漏电表现，比如，采用SIPOS(半绝缘多晶硅)结构，它是利用半绝缘薄膜电阻一端连接主结，一端连接截止环，在高压反偏条件下，半绝缘电阻两端将会产生电场，该电场能够屏蔽可动电荷对终端表面电场的影响，从而改善器件在高温高压条件下测试后的击穿表现。半绝缘薄膜一般是通过对多晶硅进行掺氧或氮形成的，电阻率要求在10⁷～10¹⁰之间，因此，采用SIPOS结构，工艺过程复杂，薄膜电阻质量必须根据设计精确控制；该结构采用半绝缘电阻直接跨接在高压和地之间，正常工作条件下将会产生不可忽略的功耗；同时，薄膜电阻具有较高的温度系数，也存在一定的稳定性问题。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种半导体器件终端、半导体器件及其制造方法，其可以降低该半导体器件高温下的漏电流，增强该半导体器件的耐压可靠性。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种半导体器件终端，其位于形成有半导体器件单元的原胞外侧，其包括：具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；形成于所述终端区基板的第一主面侧的第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。

作为本发明的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括位于所述场限环和表面增强区上方并与所述场限环电性接触的金属场板。

作为本发明的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括自所述场限环的边缘部分的第一主面和所述表面增强区的第一主面上形成的场氧化层；在所述场氧化层上表面形成的介质层。

作为本发明的一个优选的实施例，所述半导体器件终端还包括覆盖于形成有场限环和表面增强区的终端区基板上方的氮化硅钝化层和形成于所述氮化硅钝化层上方的聚酰亚胺钝化层。

作为本发明的一个优选的实施例，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，所述终端区基板为N-型终端区基板，所述表面增强区为N+型表面增强区。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种半导体器件终端的制造方法，其包括：提供具有第一主面和第二主面的第一导电类型的终端区基板；在所述终端区基板的第一主面侧形成第二导电类型的场限环和第一导电类型的表面增强区，所述场限环和表面增强区相互间隔，其中，所述表面增强区的掺杂浓度高于所述终端区基板的掺杂浓度。