[发明专利]耐压终端环结构与功率器件

说明书

本申请提供了一种耐压终端环结构与功率器件。该耐压终端环结构包括衬底、多个场环、多个场板、介质膜与至少一个附加离子注入区，场环间隔设置在衬底内且靠近第二表面设置，各场环的导电类型与衬底的导电类型相反，多个场环包括至少一个耐压环与一个截止环；场板与场环一一对应地设置，各耐压环对应的平行段向靠近第三表面的方向延伸，截止环对应的平行段向远离第三表面的方向延伸；介质膜设置在第二部分表面以及部分第一部分表面上；至少一个附加离子注入区设置在相邻的耐压环和截止环之间的衬底中，附加离子注入区的导电类型与衬底的导电类型相反。包括该结构的功率器件的反向击穿电压较稳定。

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种耐压终端环结构与功率器件。

背景技术

随着电力电子技术的发展，高电压的功率器件成为了电力电子应用中的核心元器件。

图1示出了现有的一种典型的高压功率器件的耐压终端环结构。它由衬底1'、内部的场环2'、场板3'以及介质膜4'组成，其中，场环2'由耐压环21'与最靠近器件边缘的截止环22'(equal potential ring，又称等位环)，这种结构对产品制作工艺的要求非常高，对产品制作过程中存在的电荷非常敏感。也就是说，一旦在加工过程中不论什么原因引入可动电荷，这种器件的击穿电压性能将不可避免地出现劣化，比如，漂移或蠕动等。

以内部的场环是P型重掺杂区，场板为金属场板为例来说明图1所示的耐压终端环结构击穿电压出现漂移的原理，具体原理是：在反向偏置时，耐压环的电位是负的，而与耐压环相连的金属场板的电位与耐压环是电位一致的，那么，金属场板的电位比金属场板下面的衬底的电位更低，因此，金属场板的电位就为“负”，其正下方的衬底电位为“正”，介质膜中的可动正电荷都将被吸引到靠近金属的边缘，而可动负电荷将被从这里被排斥出去，这将导致可动电荷在金属场板下面的表面进行重新分布，由此带来反向击穿耐压随着时间的变化而发生漂移。此时，可动负电荷继续向外移动，击穿耐压不断增大(漂移)，严重影响产品的可靠性。

因此，除从器件的结构设计来确保器件能够承受很高的反向击穿电压外，精准的制作工艺也是必不可少的，精准的制作工艺可以将可动电荷的数量控制在一定的范围内，使得可动电荷导致的击穿电压的漂移或者蠕动可以忽略，进而保证器件的击穿电压较稳定。

但是，在高压功率器件的制作工艺中，如果工厂的生产加工能力不足或控制水平低的话，很难做到将可动电荷控制在很小的范围内，因此，亟需一种可以稳定击穿电压的耐压终端环结构。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种耐压终端环结构与功率器件，以解决现有技术中的高压功率器件的击穿电压不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种耐压终端环结构，该耐压终端环结构包括：衬底，包括第一表面、第二表面与第三表面，上述第一表面与上述第二表面相对设置，上述第三表面连接设置在上述第一表面和上述第二表面之间，上述第二表面由相互间隔的多个第一部分表面和多个第二部分表面组成；多个场环，间隔设置在上述衬底内且靠近上述第二表面设置，且各上述场环的远离上述第一表面的表面与上述第一部分表面重合，各上述场环的导电类型与上述衬底的导电类型相反，上述多个场环包括至少一个耐压环与一个截止环，上述截止环设置在各上述耐压环的同一侧且靠近上述第三表面设置；多个场板，与上述场环一一对应地设置，且各上述场板设置在各上述第一部分表面上，各上述场板均为L型场板，且各上述L型场板包括与上述第一表面平行的平行段以及与上述第一表面垂直的垂直段，上述垂直段与上述场环接触设置，各上述耐压环对应的上述平行段向靠近上述第三表面的方向延伸，上述截止环对应的上述平行段向远离上述第三表面的方向延伸；介质膜，设置在上述第二部分表面以及部分上述第一部分表面上，且上述介质膜设置在上述第二表面与各上述平行段之间；至少一个附加离子注入区，设置在相邻的上述耐压环和上述截止环之间的上述衬底中，上述附加离子注入区的导电类型与上述衬底的导电类型相反。