本發(fā)明涉及一種功率器件及其制造方法。

背景技術：

功率器件的最重要性能就是阻斷高壓，在功率器的MOS界面的耗盡層上承受高壓，隨著外加電壓的增大，耗盡層的電場強度也會增大，最終超過功率器件極限出現(xiàn)雪崩擊穿。在器件邊緣耗盡區(qū)電場曲率增大，會導致電場強度比管芯內部大。在電壓升高的過程中管芯邊緣會早于管芯內部出現(xiàn)雪崩擊穿，為了最大化器件的性能，需要在器件邊緣設計分壓結構，減少有源區(qū)邊緣PN結的曲率，使耗盡層橫向延伸，以增強器件水平方向的耐壓能力，使器件的邊緣和內部同時發(fā)生擊穿。截止環(huán)在分壓區(qū)域和劃片槽區(qū)域之間，分布在芯片的最外圍，在封裝的模塊上是必不可少的。截止環(huán)的作用有三方面：1、提高器件的可靠性，防止可動離子遷移和芯片外水汽滲入；2、避免應用過程中側面的電流注入，電勢擾動，雜質擴散對分壓區(qū)域的影響；3、抑制寄生器件，噪聲和靜電；4、截斷表面漏電流，提高器件的可靠性。

目前常用的截止環(huán)，以N型襯底功率器件為例，分壓區(qū)域為P型摻雜，截止環(huán)在芯片的最外圍注入一圈較高劑量的N型摻雜作為截止環(huán)。在分壓區(qū)域和截止環(huán)之間，會形成一個P+N-N+的結構，截止環(huán)一般與分壓區(qū)域中的場板(多晶硅場板或金屬場板等)接觸，形成等電位。當水平方向耗盡層延伸到截止環(huán)位置時，由于耗盡層摻雜濃度高，為確保耗盡層的電場在截止環(huán)區(qū)域內終止，需要使截止環(huán)距離分壓區(qū)域的距離較遠，因此導致功率器件的面積較大，從而降低了芯片面積的利用率，還增加了制造成本，另一方面這種截 止環(huán)截止效果受生產(chǎn)條件影響很大，當生產(chǎn)條件波動較大時，器件的可靠性會受到影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中為保證摻雜濃度較高的耗盡層的電場能夠在截止環(huán)內終止，使截止環(huán)距離分壓區(qū)域距離較遠，導致功率器件面積較大，降低了芯片利用率，而且生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)條件影響較大。

為此目的，本發(fā)明提出了一種在截止環(huán)區(qū)域形成多個截止環(huán)，以保證當耗盡層摻雜濃度較高的情況下，至少有一個截止環(huán)不被擊穿的一種功率器件的截止環(huán)的結構和方法。

本發(fā)明公開了一種功率器件，所述功率器件包括外延層，所述外延層具有有源區(qū)域、分壓區(qū)域、截止環(huán)區(qū)域和劃片道區(qū)域，所述分壓區(qū)域設置于所述有源區(qū)域的外圍，所述截止環(huán)區(qū)域設置于所述有源區(qū)域的外圍，所述劃片道區(qū)域設置于所述截止環(huán)區(qū)域的外圍，

在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域形成有多個相間隔的截止環(huán)。

其中較優(yōu)地，每一個截止環(huán)包括一個絕緣環(huán)和一個離子注入環(huán)；

所述絕緣環(huán)環(huán)繞在所述離子注入環(huán)的外圍，且與所述離子注入環(huán)相接觸。

其中較優(yōu)地，所述離子注入環(huán)內注入的離子為氫離子、氦離子、硼離子、砷離子和鋁離子中的一種或幾種。

其中較優(yōu)地，所述絕緣環(huán)采用二氧化硅制作。

其中較優(yōu)地，所述絕緣環(huán)的深度為0.1μm-10μm。

其中較優(yōu)地，還包括位于所述外延層之上的介質層。

本發(fā)明還提供一種制造上述功率器件的方法，該方法包括：

在外延層的截止環(huán)區(qū)域形成多個相間隔的截止環(huán)。

其中較優(yōu)地，所述方法包括：

在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域刻蝕多個相間隔的環(huán)形溝槽；

在各個溝槽內填充絕緣材料形成所述絕緣環(huán)；

向所述絕緣環(huán)內側的外延層注入離子，形成離子注入環(huán)。

其中較優(yōu)地，所述在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域刻蝕多個相間隔的環(huán)形溝槽包括：

在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域上形成第一光刻膠掩膜，所述第一光刻膠掩膜在用于形成各個環(huán)形溝槽的位置形成有刻蝕窗口；

采用干法刻蝕工藝對所述光刻膠掩膜和所述外延層進行刻蝕，形成所述各個環(huán)形溝槽。

其中較優(yōu)地，所述向所述絕緣環(huán)的內側的外延層注入離子，形成離子注入環(huán)包括：

去除所述外延層上剩余的第一光刻膠掩膜；

在所述外延層表面形成第二光刻膠掩膜，所述第二光刻膠掩膜在各個絕緣環(huán)的內側形成各個環(huán)形注入窗口；

通過各個環(huán)形注入窗口向所述外延層注入離子形成所述離子注入環(huán)。

其中較優(yōu)地，在外延層的截止環(huán)區(qū)域形成多個間隔的截止環(huán)之后，所述方法還包括：在外延層上形成介質層。

本發(fā)明公開了一種功率器件及其制造方法，所述功率器件的外延層的截止環(huán)區(qū)域形成有多個相間隔的截止環(huán)，并且每一個截止環(huán)包括相接觸的一個絕緣環(huán)和一個離子注入環(huán)。通過設置多個截止環(huán)，當耗盡層電場過強時，如果有一個截止環(huán)被擊穿，其他截止環(huán)還可以起到終止電場的作用，這樣即使截止環(huán)與分壓區(qū)域的距離較小，也能滿足要求；能夠使得功率器件的面積大大減小，提高了功率器件的利用率，而且生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)條件影響較小。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：

圖1是本發(fā)明的實施例一的功率器件的由有源區(qū)向劃片道的截面結構示意圖；

圖2(a)～圖2(f)示出了本發(fā)明的實施例二的功率器件的制造方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。

實施例一：

本實施例涉及的一種功率器件，所述功率器件包括外延層，所述外延層具有有源區(qū)域4、分壓區(qū)域3、截止環(huán)區(qū)域2和劃片道區(qū)域1，所述分壓區(qū)域3設置于所述有源區(qū)域4的外圍，所述截止環(huán)區(qū)域2設置于所述有源區(qū)域4的外圍，所述劃片道區(qū)域1設置于所述截止環(huán)區(qū)域2的外圍，

在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域2形成有多個相間隔的截止環(huán)。

通過設置多個截止環(huán)，當耗盡層電場過強時，各個截止環(huán)都會起到終止電場的作用，因此即使截止環(huán)與分壓區(qū)域的距離較小，也能滿足要求；大大減小了功率器件面積，提高了功率器件的利用率，而且生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)條件影響較小。

在具體實施時，所述功率器件的截止環(huán)區(qū)域內的每一個截止環(huán)包括一個絕緣環(huán)5和一個離子注入環(huán)6；

所述絕緣環(huán)5環(huán)繞在所述離子注入環(huán)6的外圍，且與所述離子注入環(huán)6相接觸。

現(xiàn)有技術中由于耗盡層電場較強，為保證電場能夠在截止環(huán)區(qū)終止，絕緣環(huán)與離子注入環(huán)不相接觸，而且通常將絕緣環(huán)5設置在距分壓區(qū)域較遠的位置。本發(fā)明絕緣環(huán)與所述離子注入環(huán)相接觸，在能夠起到終止電場的作用的同時，也使得芯片面積大大減小。例如，現(xiàn)有技術絕緣環(huán)距離分壓區(qū)域的位置為80μm，如果本發(fā)明的截止環(huán)數(shù)目為5個，每個絕緣環(huán)寬度為5μm，間距為5μm，最內側絕緣環(huán)距離 分壓區(qū)域的距離也為5μm，則整個截止環(huán)區(qū)的跨度為50μm，而且本發(fā)明的可靠性也比現(xiàn)在技術的功率器件可靠性高。

在具體實施時，所述離子注入環(huán)6內注入的離子可以為氫離子、氦離子、硼離子、砷離子和鋁離子中的一種或幾種。這幾種離子為常用的離子。

在具體實施時，所述絕緣環(huán)5可以采用二氧化硅制作。也可以采用能夠實現(xiàn)本發(fā)明目的的其他絕緣材料。

進一步地，所述絕緣環(huán)5的深度為0.1μm-10μm。較一般截止環(huán)的深度要深一些，這樣可以起到更好的絕緣效果。

在具體實施時，所述功率器件還包括位于所述外延層之上的介質層7，形成所述介質層7的介質材料為二氧化硅，也可以采用能夠實現(xiàn)本發(fā)明目的的其他介質材料。所述介質層7的厚度為0.1μm-5μm。介質層7對整個功率器件起到保護作用。

實施例二：

本發(fā)明還提供一種制造實施例一所述的功率器件的方法，該方法包括：

步驟一：如圖2(a)所示，在所述外延層的截止環(huán)區(qū)域2上形成第一光刻膠掩膜，所述第一光刻膠掩膜在用于形成各個環(huán)形溝槽的位置形成有刻蝕窗口；所述第一光刻膠掩膜的厚度為1μm-10μm。

步驟二：如圖2(b)所示，采用干法刻蝕工藝對所述光刻膠掩膜和所述外延層進行刻蝕，形成多個相間隔的所述各個環(huán)形溝槽。所述溝槽的深度為0.1μm-10μm，這樣制成的絕緣環(huán)5較現(xiàn)有技術中的一般截止環(huán)深度要大，以保證耗盡層的電場能夠在截止環(huán)區(qū)域終止；另一方面由于所述截止環(huán)5不等間距同樣能實現(xiàn)本發(fā)明的效果，因此在本實施例中，對于環(huán)形溝槽之間的距離不做限定，可以根據(jù)實際芯片大小來制定。

步驟三：如圖2(c)所示，在所述各個環(huán)形溝槽內填充絕緣材 料形成所述絕緣環(huán)5；所述絕緣環(huán)5的作用是使耗盡層的電場能夠在截止環(huán)區(qū)域的某個截止環(huán)5處終止。

步驟四：如圖2(d)所示，去除所述外延層上剩余的第一光刻膠掩膜。

步驟五：如圖2(e)所示，在所述外延層表面形成第二光刻膠掩膜，所述第二光刻膠掩膜在各個絕緣環(huán)5的內側形成各個環(huán)形注入窗口。在本實施例中，所述環(huán)形注入窗口是便于進行離子注入，所述第二光刻膠掩膜的厚度為1μm-10μm。

步驟六：如圖2(f)所示，通過各個環(huán)形注入窗口向所述絕緣環(huán)5內側的外延層注入離子形成所述離子注入環(huán)6；在本實施例中所注入的離子包括氫離子、氦離子、硼離子、砷離子和鋁離子中的一種或幾種，還包括可以實現(xiàn)本發(fā)明目的的其他離子；本實施例中，所注入的離子能量為100eV-400eV，在本發(fā)明的其他實施例中，可以注入高能量的離子。

步驟七：去除剩余的第二光刻膠掩膜，在所述外延層上形成介質層，以形成如圖1所示的功率器件。形成介質層的介質材料為二氧化硅，所述介質層的厚度為0.1μm-5μm。

綜上所述，本發(fā)明公開的功率器件及其制造方法，所述功率器件的外延層的截止環(huán)區(qū)域形成有多個相間隔的截止環(huán)，并且每一個截止環(huán)包括相接觸的一個絕緣環(huán)和一個離子注入環(huán)。通過設置多個截止環(huán)，當耗盡層電場過強時，如果有一個或多個截止環(huán)被擊穿，其他截止環(huán)還可以起到終止電場的作用，這樣截止環(huán)與分壓區(qū)域的距離較小，也能滿足要求；因此，所述功率器件的面積大大減小，提高了功率器件的利用率，而且生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)條件影響較小。

雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內。