[发明专利]含铁电材料的混合结终端保护结构的高压器件及制备方法

说明书

本发明提供一种含铁电材料的混合结终端保护结构的高压器件及制备方法，该器件包括：形成有高压半导体器件的有源区；具有RESURF结构的混合结终端保护结构，RESURF结构包括与有源区电连接的第一偏置场板及位于第一偏置场板下方且与第一偏置场板接触的铁电材料层。该高压半导体器件结构可以在现有结终端保护结构的基础上进一步提高器件击穿电压BV同时有效降低其导通电阻Ron，更易于实现器件结构的小型化；另外，该器件的制备工艺中只需要在现有器件制备工艺的基础上增加常规的沉积工艺及光刻工艺即可实现，工艺步骤简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及高压半导体器件技术领域，特别是涉及一种含铁电材料的混合结终端保护结构的高压器件及制备方法。

背景技术

高压功率半导体器件阻断高压的能力主要受限于边缘元胞PN结耐压能力。目前一般采用浅平面结结构，由于采用平面工艺制造的PN结，掺杂离子在光刻掩模窗口的边角区经扩散后形成了柱面结和球面结，由于这两个结存在曲率，导致电场集中，雪崩击穿首先在这些区域发生，从而使PN结的击穿电压降低。同时，由于界面电荷的影响，使得表面半导体表面电场通常高于体内电场，使得芯片的雪崩击穿发生在表面。结终端保护结构就是为了减小局部电场、提高表面击穿电压及可靠性、使器件实际击穿电压更接近平行平面结理想值而专门设计的特殊保护结构。在横向导电器件中它通常分布在器件漂移区；在纵向导电器件中它通常分布在器件有源区的周边，是有源区内用于承受外高压的PN结的附属结构。

目前，采用平面工艺制作的高压功率半导体器件，其结终端保护结构主要是在主结边缘处(常是弯曲的)设置一些延伸结构，这些延伸结构起到将主结耗尽区向外展宽的作用，从而降低其内的电场强度或降低主结边缘的电场峰值，最终提高击穿电压，如结终端扩展结构(JTE)、场限环结构(FLR)、深槽终端结构(DT²)、场板(FP、FFP)或横向变掺杂结构(VLD)等。结终端保护结构的尺寸较大，如击穿电压为1200V左右的器件，其结终端保护结构的尺寸大约为180μm且还会导致器件的导通电阻增大。一般地，为了在保证器件击穿电压的同时减小器件尺寸，可将现有的结终端扩展结构组合使用，但是工艺复杂、成本高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含铁电材料的混合结终端保护结构的高压器件及制备方法，用于解决现有技术中高压半导体器件的结终端保护结构在提高器件的击穿电压时存在工艺复杂、终端保护结构的面积大、成本高或引起导通电阻增大等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种含铁电材料的混合结终端保护结构的高压器件，所述高压半导体器件包括：

形成有高压半导体器件的有源区；

具有RESURF结构的混合结终端保护结构，所述RESURF结构包括与所述有源区电连接的第一偏置场板及位于所述第一偏置场板下方且与所述第一偏置场板接触的铁电材料层。

可选地，所述高压半导体器件包括硅基、碳化硅基或氮化镓基的横向功率器件或纵向功率器件，所述RESURF结构应用在所述横向功率器件的漂移区或应用在所述纵向功率器件的结终端区。

可选地，所述横向功率器件包括LDMOS功率器件，所述纵向功率器件包括PiN功率器件、VDMOS功率器件、IGBT功率器件或JBS功率器件。

可选地，所述横向功率器件为LDMOS功率器件，所述第一偏置场板与所述LDMOS功率器件的栅极电连接，所述RESURF结构还包括依次形成于所述铁电材料层下方的掺杂类型相反的第一掺杂类型的顶掺杂层和/或第二掺杂类型的埋层，且所述铁电材料层与所述第一掺杂类型的顶掺杂层之间通过场氧化层隔离。

可选地，所述混合结终端保护结构还包括结终端扩展结构、场限环结构、深槽终端结构及与所述有源区电连接的第二偏置场板中的至少一种结构。