本發(fā)明涉及mos半導(dǎo)體，尤其涉及一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳化硅(silicon?carbide)高壓功率器件較傳統(tǒng)的硅器件具有更加優(yōu)異的電熱學(xué)性能，可以在更苛刻的環(huán)境下正常工作，因此在光伏發(fā)電、電動汽車和航天航空等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。為了滿足電力電子系統(tǒng)高能效、高功率密度和小型輕量化的發(fā)展需求，?sic功率器件正朝著高壓、大功率、高頻和低損耗的方向發(fā)展。

2、現(xiàn)有專利公開了一種碳化硅功率器件終端結(jié)構(gòu)及其制造方法（公開號cn105977310a），器件包括器件元胞和器件終端；器件終端包括p型結(jié)終端拓展區(qū)，p型結(jié)終端拓展區(qū)之中有n+注入環(huán)和刻蝕溝槽，刻蝕溝槽和n+注入環(huán)相連，刻蝕溝槽位于n+注入環(huán)的外側(cè)，刻蝕溝槽內(nèi)部填充氧化層，相鄰的n+注入環(huán)被刻蝕溝槽和p型結(jié)終端拓展區(qū)分隔，相鄰的刻蝕溝槽被p型結(jié)終端拓展區(qū)和n+注入環(huán)分隔，p型結(jié)終端拓展區(qū)和n+注入環(huán)的上表面覆蓋氧化層。該專利所公開技術(shù)中，由于分區(qū)數(shù)量有限，不同區(qū)域之間的濃度突變，容易引入新的電場尖峰，導(dǎo)致表面電場的效率遠(yuǎn)低于理想終端；并且終端長度很長、終端占有的面積增大，該結(jié)終端結(jié)構(gòu)設(shè)計難度高，工藝精度要求高，制造成本很高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，更具體的說是一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，包括金屬漏極、源區(qū)源極金屬、柵極金屬、終端源極金屬以及半導(dǎo)體外延層；所述源區(qū)源極金屬以及柵極金屬與半導(dǎo)體外延層之間均設(shè)有多晶硅，其中多晶硅與柵極金屬歐姆接觸，所述多晶硅表面覆蓋有柵氧化層，所述半導(dǎo)體外延層包括襯底層和擴散層，所述擴散層包括有源區(qū)、主結(jié)以及多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)；

3、所述有源區(qū)包括有源區(qū)重?fù)诫sn層、源區(qū)p層；所述主結(jié)包括有兩個主結(jié)p層、主結(jié)重?fù)诫sp層以及主結(jié)隔離環(huán)，其中主結(jié)重?fù)诫sp層位于主結(jié)p層內(nèi)部，所述主結(jié)隔離環(huán)設(shè)有若干個，并且主結(jié)隔離環(huán)位于兩個主結(jié)p層之間；

4、所述多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)包括有兩個jte體區(qū)和一個終端重?fù)诫sn體區(qū)，兩個所述jte體區(qū)的內(nèi)部均通過離子注入形成有若干個保護(hù)環(huán)一；

5、所述多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的表面覆蓋有終端氧化層，所述終端氧化層包括有兩個側(cè)突出層，并且兩個側(cè)突出層下凸至jte體區(qū)內(nèi)部并與保護(hù)環(huán)一接觸。

6、更進(jìn)一步的，所述多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)內(nèi)且位于jte體區(qū)的一側(cè)通過離子注入形成有終端隔離環(huán)。

7、更進(jìn)一步的，所述終端氧化層還包括有兩個中間突出層，兩個所述中間突出層分別位于兩個側(cè)突出層的一側(cè)，并且兩個中間突出層下方均通過離子注入形成兩個有保護(hù)環(huán)二。

8、更進(jìn)一步的，所述終端氧化層的內(nèi)部下層設(shè)有高阻場板。

9、一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

10、s1、通過光刻在半導(dǎo)體外延層表面形成不同的圖形；

11、s2、通過離子注入在擴散層內(nèi)部形成有源區(qū)、主結(jié)以及多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)；

12、s3、隨機抽樣的外延層進(jìn)行金屬搭線，并根據(jù)搭線來對抽樣的外延層進(jìn)行靜態(tài)工作特性測試；

13、s4、在半導(dǎo)體外延層的表面沉積終端氧化層以及柵氧化層；

14、s5、覆蓋源極金屬和漏極金屬，將源和漏區(qū)域與外部電路進(jìn)行連接。

15、更進(jìn)一步的，所述步驟s3中，通過源漏電流、功耗以及延遲時間，來測試抽樣的半導(dǎo)體外延層是否符合生產(chǎn)工藝需求，有：

16、

17、式中，表示抽樣的半導(dǎo)體外延層符合生產(chǎn)工藝需求的綜合系數(shù)，表示抽樣的半導(dǎo)體在1.2v施加電壓下測量的實際電流大小，表示半導(dǎo)體在1.2v施加電壓下測量的標(biāo)定電流大小，表示抽樣的半導(dǎo)體在持續(xù)半小時測試中的實際功耗，表示抽樣的半導(dǎo)體在接入柵極電壓后的延遲時間。

18、更進(jìn)一步的，當(dāng)時，表示抽樣半導(dǎo)體外延層的源漏電流、反向漏電流以及延遲時間的綜合性能符合制備的需求；

19、當(dāng)時，表示抽樣半導(dǎo)體外延層的源漏電流、反向漏電流以及延遲時間的綜合性能不符合制備的需求。

20、更進(jìn)一步的，所述步驟s3中，對抽樣的半導(dǎo)體外延層進(jìn)行測試時，需控制半導(dǎo)體外延層的溫度在60℃狀態(tài)下進(jìn)行測試。

21、有益效果：

22、1、本發(fā)明通過對抽樣半導(dǎo)體的源漏電流、功耗以及延遲時間，來測試抽樣半導(dǎo)體外延層是否符合生產(chǎn)工藝需求，這樣不僅極大縮短抽樣檢測所需要的時間，還有效保證抽樣檢測的精準(zhǔn)性。

23、2、本發(fā)明通過在在jte各區(qū)內(nèi)部額外引入溝槽輔助的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，增大終端結(jié)構(gòu)的工藝窗口和終端結(jié)構(gòu)在長期復(fù)雜工況下的穩(wěn)定。

24、3、本發(fā)明通過在終端結(jié)構(gòu)上方額外引入高阻場板，為高速充放電效應(yīng)引起的大電流提供額外的泄放通道，進(jìn)一步提高功率器件的開關(guān)可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，包括金屬漏極（1）、源區(qū)源極金屬（4）、柵極金屬（7）、終端源極金屬（9）以及半導(dǎo)體外延層；所述源區(qū)源極金屬（4）以及柵極金屬（7）與半導(dǎo)體外延層之間均設(shè)有多晶硅（6），其中多晶硅（6）與柵極金屬（7）歐姆接觸，所述多晶硅（6）表面覆蓋有柵氧化層（5），其特征在于：所述半導(dǎo)體外延層包括襯底層（2）和擴散層（3），所述擴散層（3）包括有源區(qū)、主結(jié)以及多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)內(nèi)且位于jte體區(qū)（15）的一側(cè)通過離子注入形成有終端隔離環(huán)（18）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述終端氧化層（17）還包括有兩個中間突出層（1702），兩個所述中間突出層（1702）分別位于兩個側(cè)突出層（1701）的一側(cè)，并且兩個中間突出層（1702）下方均通過離子注入形成兩個有保護(hù)環(huán)二（20）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述終端氧化層（17）的內(nèi)部下層設(shè)有高阻場板（16）。

5.用于根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中，通過源漏電流、功耗以及延遲時間，來測試抽樣的半導(dǎo)體外延層是否符合生產(chǎn)工藝需求，有：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：當(dāng)時，表示抽樣半導(dǎo)體外延層的源漏電流、反向漏電流以及延遲時間的綜合性能符合制備的需求；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中，對抽樣的半導(dǎo)體外延層進(jìn)行測試時，需控制半導(dǎo)體外延層的溫度在60℃狀態(tài)下進(jìn)行測試。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及MOS半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)，包括金屬漏極、源區(qū)源極金屬、柵極金屬、終端源極金屬以及半導(dǎo)體外延層；所述源區(qū)源極金屬以及柵極金屬與半導(dǎo)體外延層之間均設(shè)有多晶硅，其中多晶硅與柵極金屬歐姆接觸，所述多晶硅表面覆蓋有柵氧化層，所述半導(dǎo)體外延層包括襯底層和擴散層，所述擴散層包括有源區(qū)、主結(jié)以及多區(qū)結(jié)終端拓展結(jié)構(gòu)；所述有源區(qū)包括有源區(qū)重?fù)诫sN層、源區(qū)P層；所述主結(jié)包括有兩個主結(jié)P層、主結(jié)重?fù)诫sP層以及主結(jié)隔離環(huán)。本發(fā)明通過對抽樣半導(dǎo)體的源漏電流、功耗以及延遲時間，來測試抽樣半導(dǎo)體外延層是否符合生產(chǎn)工藝需求，這樣不僅極大縮短抽樣檢測所需要的時間，還有效保證抽樣檢測的精準(zhǔn)性。

技術(shù)研發(fā)人員：許一力,李鑫,劉倩倩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州譜析光晶半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9