本發(fā)明涉及一種半導體器件，具體涉及一種垂直型半導體器件的雙面終端結構。
背景技術：
終端結構的設計是半導體器件的關鍵技術之一，與器件的擊穿電壓密切相關。
在半導體器件反偏耐壓時，器件內部的pn結擴展延伸致表面，使表面的峰值電場高于體內，導致?lián)舸┌l(fā)生在表面，同時，當碰撞電離在表面發(fā)生時，電離過程產生的熱載流子易進入鈍化層，在鈍化層內部形成固定電荷，改變電場分布，使器件性能不穩(wěn)定，可靠性下降。
終端技術是降低表面電場、提高終端耐壓的直接方法，目前，對于垂直型半導體器件來講，終端區(qū)的結構設計主要集中在芯片的正面，芯片的背面整體為同電位的陽極，而終端的耐壓主要指陽極和陰極之間的電位差，由于垂直型器件芯片邊緣通常不完全耗盡，因此，在芯片正表面的邊緣與底部陽極同電位，隨著耐壓等級的提高，終端的尺寸逐漸增大，在芯片總面積一定的情況下，芯片通流區(qū)的面積隨之減小。
并且，傳統(tǒng)的晶閘管器件僅僅在硅晶圓的最外環(huán)設計終端結構，其整體的面積占比非常小，而新型功率器件如IGBT器件通常采用多芯片并聯(lián)形式，每個芯片都包含元胞區(qū)和終端區(qū)，如一個6英寸硅片上通常制作60個左右的IGBT芯片，其終端區(qū)占有的面積較高，直接影響整體晶圓的通流效率。因此，減少終端區(qū)的面積，提高其終端效率，是目前功率器件技術發(fā)展的重要方向之一。
技術實現(xiàn)要素：
為了提高終端結構的效率，增加相同面積情況下的耐壓能力，本發(fā)明提供一種垂直型半導體器件的雙面終端結構，在傳統(tǒng)的正面終端基礎上增加了背面終端結構，形成了雙面終端結構，在不增加終端面積的前提下，提高了終端的整體耐壓能力，提高了終端結構的效率。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術方案：
本發(fā)明提供一種垂直型半導體器件的雙面終端結構，所述垂直型半導體器件為雙極型晶體管、晶閘管、MOSFET、IGBT、MOSFET派生器件、IGBT派生器件或晶閘管派生器件；
所述雙面終端結構包括元胞區(qū)、終端區(qū)、陰極、門極和陽極；所述終端區(qū)包括正面終端和背面終端；
所述正面終端和背面終端環(huán)繞在所述元胞區(qū)周圍，所述陰極和門極沉積在所述元胞區(qū)的正面，所述陽極沉積在所述元胞區(qū)的背面。
所述雙極型晶體管和晶閘管的門極與半導體直接接觸，經退火處理后形成歐姆接觸電極。
所述門極采用金屬-氧化層-半導體結構。
所述陰極和門極交替排列；
所述陰極和陽極分別經退火處理后形成歐姆接觸電極。
所述背面終端為平面結終端結構、帶浮空場環(huán)的平面結終端結構、帶場板的平面結終端結構、帶場板與場環(huán)的平面結終端結構、結終端擴展結構或半導體絕緣多晶硅結構。
所述元胞區(qū)采用SiC、GaN或Ge半導體單晶材料構成。
本發(fā)明還提供一種垂直型半導體器件的雙面終端結構，所述垂直型半導體器件為二極管，所述雙面終端結構包括包括元胞區(qū)、終端區(qū)、陰極和陽極；
所述終端區(qū)包括正面終端和背面終端；
所述正面終端和背面終端環(huán)繞在所述元胞區(qū)周圍，所述陰極和陽極分別沉積在所述元胞區(qū)的正面和背面。
所述背面終端為平面結終端結構、帶浮空場環(huán)的平面結終端結構、帶場板的平面結終端結構、帶場板與場環(huán)的平面結終端結構、結終端擴展結構或半導體絕緣多晶硅結構。
所述元胞區(qū)采用SiC、GaN或Ge半導體單晶材料構成。
與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的技術方案具有以下有益效果：
1)本發(fā)明提出的背面終端結構設計，是在不改變正面終端耐壓和面積的前提下，增加了背面的終端結構設計，形成雙面終端；該結構的背面終端設計可以設計為場環(huán)、場板及其復合機構等多種終端結構類型，與正面終端結構不存在設計上的矛盾，主要取決于器件的耐壓參數(shù)需求和背面工藝兼容性，由于陽極金屬縮小至有源區(qū)，正面終端和背面終端結構等價于串聯(lián)在器件的陽極和陰極之間，增加的背面終端結構的耐壓就體現(xiàn)為器件整體耐壓的提高。因此，雙面終端結構可以在不改變正面有源區(qū)和終端區(qū)占比的情況下，提高半導體器件的整體耐壓，即提高了其終端結構的效率；
2)垂直型半導體器件的背面沉積陽極金屬，經退火工藝形成整面的歐姆接觸電極，陽極與背面終端不直接相連，與傳統(tǒng)結構相比，背面終端結構替代了該處的陽極電極；
3)該雙面終端結構將正面終端區(qū)域對應的背面陽極部分替換成終端結構，大幅度降低該處的電流流入和載流子注入，減小了有源區(qū)邊緣元胞的電流不均勻性，提高了器件整體的動靜態(tài)均勻性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例1中垂直型半導體器件的雙面終端結構圖；
其中，1-陰極，2-門極，3-陽極，4-正面終端，5-背面終端，6-元胞區(qū)。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
對于垂直型半導體器件來說，終端區(qū)的結構設計主要目的是降低元胞區(qū)邊緣外側材料表面的電場，避免發(fā)生器件邊緣表面電場過高而出現(xiàn)局部擊穿，目前的垂直型半導體器件的通常只在正面設計有終端結構。由于芯片的整體尺寸有限，終端面積減小有利于有源區(qū)面積的增大，有源區(qū)是器件電流通斷的主要區(qū)域，降低終端面積、提高有源區(qū)的占比是提高器件電流特性直接有效的辦法。但是經過相關研究學者的多年設計和優(yōu)化，器件正面終端結構已經逐漸接近理論極限，提升空間很小。本發(fā)明在傳統(tǒng)的背面陽極金屬結構基礎上增加了背面終端結構設計，陽極電極縮小至有源區(qū)。一方面可以在不改變終端區(qū)面積的情況下提高半導體器件的整體耐壓，另一方面降低了器件元胞區(qū)邊緣部分的載流子不均勻性，提高了器件的動靜態(tài)均勻性。由于器件在反偏時，耗盡區(qū)由正面反偏的主PN結逐漸向下擴展，只有在耗盡區(qū)擴展到背面終端結構時該結構才會起到分擔部分耐壓、提高整體耐壓的作用。
本發(fā)明提供的垂直型半導體器件的雙面終端結構，在傳統(tǒng)的正面終端基礎上增加了背面終端結構，形成了雙面終端結構，在不增加終端面積的前提下，提高了終端的整體耐壓能力，提高了終端結構的效率。
實施例1
以雙極型晶體管、晶閘管、MOSFET、IGBT、MOSFET派生器件、IGBT派生器件或晶閘管派生器件等垂直型半導體器件為例，說明垂直型半導體器件的雙面終端結構。
雙面終端結構包括元胞區(qū)、終端區(qū)、陰極、門極和陽極；所述終端區(qū)包括正面終端和背面終端；
所述正面終端和背面終端環(huán)繞在所述元胞區(qū)周圍，所述陰極和門極沉積在所述元胞區(qū)的正面，所述陽極沉積在所述元胞區(qū)的背面。
所述雙極型晶體管和晶閘管的門極與半導體直接接觸，經退火處理后形成歐姆接觸電極。
所述門極采用金屬-氧化層-半導體結構。
所述陰極和門極交替排列；
所述陰極和陽極分別經退火處理后形成歐姆接觸電極。
所述背面終端為平面結終端結構、帶浮空場環(huán)的平面結終端結構、帶場板的平面結終端結構、帶場板與場環(huán)的平面結終端結構、結終端擴展結構或半導體絕緣多晶硅結構。
所述元胞區(qū)采用SiC、GaN或Ge半導體單晶材料構成。
終端區(qū)采用本發(fā)明提出的雙面終端結構，可以在不增大終端面積的前提下增加垂直型半導體器件的耐受電壓。
實施例2
以垂直型半導體器件為二極管，說明垂直型半導體器件的雙面終端結構。
所述雙面終端結構包括包括元胞區(qū)、終端區(qū)、陰極和陽極；
所述終端區(qū)包括正面終端和背面終端；
所述正面終端和背面終端環(huán)繞在所述元胞區(qū)周圍，所述陰極和陽極分別沉積在所述元胞區(qū)的正面和背面。
所述背面終端為平面結終端結構、帶浮空場環(huán)的平面結終端結構、帶場板的平面結終端結構、帶場板與場環(huán)的平面結終端結構、結終端擴展結構或半導體絕緣多晶硅結構。
所述元胞區(qū)采用SiC、GaN或Ge半導體單晶材料構成。
終端區(qū)采用本發(fā)明提出的雙面終端結構，可以在不增大終端面積的前提下增加二極管的耐受電壓。
最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。