本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及一種功率器件的終端結(jié)構(gòu)、制造方法及功率器件。

背景技術(shù)：

1、功率半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)電能的控制和轉(zhuǎn)換。其終端結(jié)構(gòu)是器件的關(guān)鍵組成部分，直接決定器件的阻斷性能和可靠性。在終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要考慮的因素包括導(dǎo)通和關(guān)斷過程中的電場分布、漏電大小、結(jié)構(gòu)尺寸占比等，以確保器件具有耐壓高、阻斷漏電小、結(jié)構(gòu)合理。

2、常見的功率半導(dǎo)體器件的終端結(jié)構(gòu)包括斜角終端、場限環(huán)終端、臺(tái)階式緩變終端、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)等類型。其中采用圖形化技術(shù)的場限環(huán)結(jié)構(gòu)，通常用于分立式器件，如igbt、mosfet、jbs二極管等類型的器件；對(duì)于整晶圓芯片，其終端結(jié)構(gòu)通常采用斜角終端，如gto、igct芯片等，通過終端斜角磨拋、腐蝕等技術(shù)，在芯片終端邊緣區(qū)域制備出一圈斜角環(huán)，該結(jié)構(gòu)的加工目前已經(jīng)成熟。

3、典型的斜角造型終端如圖1中所示，其主要工作原理是利用斜角造型展寬了p基區(qū)內(nèi)的耗盡區(qū)(耗盡區(qū)寬度由wp變?yōu)閣s)，從而降低了表面電場，提升了阻斷電壓。典型的雙負(fù)斜角造型終端如圖2中所示，在承受正向阻斷電壓時(shí)，其耗盡區(qū)在j2結(jié)附近擴(kuò)展；在承受反向阻斷電壓時(shí)，其耗盡區(qū)在j1結(jié)附近擴(kuò)展，如圖3中所示。

4、因此，對(duì)于高壓和超高壓的晶閘管類器件來說，為了實(shí)現(xiàn)更高的阻斷電壓，需求器件具有較深的p基區(qū)結(jié)深和較低的p基區(qū)摻雜濃度，同時(shí)終端造型角度θ要非常小。但是上述要求帶來以下問題：(1)針對(duì)結(jié)深較大的基區(qū)pn結(jié)，流片過程中的摻雜過程，其片內(nèi)和片間均勻性都很難精確控制，即pn結(jié)的結(jié)深也并不均勻，因此導(dǎo)致了器件的終端工藝無法穩(wěn)定，加工的器件在耐壓方面存在良率低、漏電大、阻斷不達(dá)標(biāo)等問題；(2)要達(dá)到一定耐壓，其斜角邊緣必須穿通晶閘管器件的第二個(gè)pn結(jié)，這就增加了斜角的工藝精度要求和終端在芯片的面積占比。

5、目前專利的解決方法主要是通過將晶閘管類器件的芯片有源區(qū)和終端區(qū)采用不同結(jié)深的p基區(qū)來改善芯片特性。如瑞士abb公司在2010年提出了一種淺p基區(qū)功率半導(dǎo)體器件(cn103222056b)，采用了負(fù)斜角終端結(jié)構(gòu)，終端p基區(qū)較有源區(qū)p基區(qū)結(jié)深更深，濃度較有源區(qū)濃度低，終端區(qū)摻雜濃度較有源區(qū)在橫向上有快速下降，增強(qiáng)了雪崩能力，提高了擊穿電壓。清華大學(xué)在2020年提出了一種功率半導(dǎo)體器件(cn111755501a)，該專利結(jié)構(gòu)與abb專利類似。然而這種改進(jìn)方法的終端區(qū)的占比仍然較大，且在結(jié)深加大的情況下，流片過程中的的摻雜過程中，其片內(nèi)和片間均勻性都很難精確控制，即pn結(jié)的結(jié)深也并不均勻，因此導(dǎo)致了器件的終端工藝無法穩(wěn)定。因此現(xiàn)有專利結(jié)構(gòu)芯片終端區(qū)的上述問題仍然沒有得到很好的解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種功率器件的終端結(jié)構(gòu)、制造方法及功率器件，以期至少部分地解決上述技術(shù)問題。

2、為了達(dá)到上述目的，第一方面，本發(fā)明采用一種功率半導(dǎo)體芯片的終端結(jié)構(gòu)，所述終端結(jié)構(gòu)位于功率半導(dǎo)體芯片的邊緣部分，與芯片有源區(qū)相接；所述終端結(jié)構(gòu)至少具有一第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)，和位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)一側(cè)的第一半導(dǎo)體基區(qū)，所述第一半導(dǎo)體基區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反；所述第一半導(dǎo)體基區(qū)表面具有一斜面結(jié)構(gòu)，使得所述終端結(jié)構(gòu)部分與所述功率半導(dǎo)體芯片的第一主面形成一負(fù)角；在終端結(jié)構(gòu)形成有第一截止環(huán)，所述第一截止環(huán)形成于第一半導(dǎo)體基區(qū)內(nèi)部靠近終端邊緣的一側(cè)，并縱向延伸至與所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)連接，所述第一截止環(huán)具有第一導(dǎo)電類型。

3、第二方面，本發(fā)明還提供一種功率半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體器件包含有源區(qū)及終端區(qū)，所述終端區(qū)采用如上所述的終端結(jié)構(gòu)。

4、第三方面，本發(fā)明還提供一種包括上述功率半導(dǎo)體芯片的功率半導(dǎo)體器件，所述功率半導(dǎo)體器件為普通晶閘管、相控晶閘管、門極可關(guān)斷晶閘管、集成門極換流晶閘管或上述器件的衍生器件。

5、第四方面，本發(fā)明還提供一種電力電子器件，所述電力電子器件采用如上所述的功率半導(dǎo)體器件，所述電力電子器件為整流器、逆變器、變頻器、斬波器或斷路器。

6、第五方面，本發(fā)明還提供一種上述功率半導(dǎo)體芯片的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述終端結(jié)構(gòu)中的截止環(huán)結(jié)構(gòu)采用預(yù)摻雜和高溫推進(jìn)工藝形成。

7、第六方面，本發(fā)明還提供另一種功率半導(dǎo)體芯片終端結(jié)構(gòu)的制造方法，所述功率半導(dǎo)體器件芯片包括有源區(qū)與終端區(qū)，所述終端區(qū)位于功率半導(dǎo)體器件芯片的邊緣部分，與芯片有源區(qū)相接；所述終端區(qū)至少具有一第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)，和位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)一側(cè)的第一半導(dǎo)體基區(qū)，所述第一半導(dǎo)體基區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反；所述終端區(qū)的制備包括如下步驟：

8、截止環(huán)預(yù)摻雜步驟：在所述終端區(qū)的第一半導(dǎo)體基區(qū)表面靠近芯片邊緣的區(qū)域制備截止環(huán)pn結(jié)所需的預(yù)摻雜層，所述預(yù)摻雜層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜；

9、截止環(huán)高溫推進(jìn)步驟：采用高溫?cái)U(kuò)散技術(shù)，將預(yù)摻雜層推進(jìn)至深度達(dá)到與所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)形成連通；

10、倒角步驟：在終端區(qū)表面至少第一半導(dǎo)體基區(qū)的部分形成一斜面結(jié)構(gòu)。

11、第七方面，本發(fā)明還提供另一種功率半導(dǎo)體芯片終端結(jié)構(gòu)的制造方法，所述功率半導(dǎo)體器件芯片包括有源區(qū)與終端區(qū)，所述終端區(qū)位于功率半導(dǎo)體器件芯片的邊緣部分，與芯片有源區(qū)相接；所述終端區(qū)至少具有一第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)，和位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)一側(cè)的第一半導(dǎo)體基區(qū)，所述第一半導(dǎo)體基區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反；其特征在于，所述終端區(qū)的制備包括如下步驟：

12、倒角步驟：在終端區(qū)表面至少第一半導(dǎo)體基區(qū)的部分形成一斜面結(jié)構(gòu)；

13、截止環(huán)預(yù)摻雜步驟：在所述終端區(qū)的第一半導(dǎo)體基區(qū)表面靠近芯片邊緣的區(qū)域制備截止環(huán)pn結(jié)所需的預(yù)摻雜層，所述預(yù)摻雜層具有第一導(dǎo)電類型的摻雜，所述預(yù)摻雜層形成在斜面結(jié)構(gòu)部分；

14、截止環(huán)高溫推進(jìn)步驟：采用高溫?cái)U(kuò)散技術(shù)，將預(yù)摻雜層推進(jìn)至深度達(dá)到與所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)形成連通。

15、基于上述方案可知，本發(fā)明的斜角終端結(jié)構(gòu)通過將終端結(jié)構(gòu)斜角邊緣必須穿通的pn結(jié)，從平面結(jié)構(gòu)改進(jìn)為縱向垂直結(jié)構(gòu)，使得在加工斜角終端時(shí)，只需要考慮斜角的最低寬度要求，即可與pn結(jié)穿通，無需更大寬度的磨拋。使得斜角終端結(jié)構(gòu)的制備工藝無需嚴(yán)格考慮結(jié)深，極大增大了工藝窗口，提升了工藝良率，增強(qiáng)了器件的阻斷電場的性能和耐壓能力。本發(fā)明的功率器件的終端結(jié)構(gòu)、制造方法及功率器件，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，主要的有益效果至少包括以下任意一點(diǎn)：

16、(1)拓寬了終端斜角與芯片基區(qū)pn結(jié)的兼容窗口：本發(fā)明的應(yīng)用范圍可覆蓋pn結(jié)結(jié)深不均勻的批量化制備，無需考慮由于高溫?cái)U(kuò)散工藝導(dǎo)致的摻雜深度均勻性偏差過大的問題；

17、(2)提升工藝良率：器件的終端工藝通常位于器件加工流程的末端，因此終端工藝的良率通常會(huì)決定器件的最終良率，而由于穿通斜角終端工藝的窗口很小，會(huì)有較多的器件在終端工藝制備后并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的耐壓性能，采用本發(fā)明可徹底解決這一問題，極大提升器件的良率；

18、(3)降低工藝成本：由于工藝窗口的拓寬，在終端斜角加工過程中，就無需增加過多的陪片檢測或過程檢測，減少了工藝成本，同時(shí)由于良率的提升，也進(jìn)一步將降低器件成本；

19、(4)工藝穩(wěn)定性高：本發(fā)明可通過目前成熟的半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)制備流程，可用于量產(chǎn)，相比于傳統(tǒng)工藝，工藝穩(wěn)定性及均勻性極高；

20、(5)可適用范圍廣：本發(fā)明可適用其他斜角終端結(jié)構(gòu)的融合設(shè)計(jì)和制備，可應(yīng)用于gto、gtr、igct等各種整晶圓的斜角終端半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。