[發明專利]一種小體積高耐壓IGBT

有效

• 申請號: 201110230521.2
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102263128A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 關仕漢;呂新立
• 申請（專利權）人: 淄博美林電子有限公司
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

一種小體積高耐壓IGBT，屬于半導體器件制造技術領域。具體是一種絕緣柵雙極型晶體管(以下簡稱IGBT)。

背景技術

在絕緣柵雙極型晶體管(以下簡稱IGBT)中，電流流動的期望方向是垂直通過IGBT，然而如果超過了擊穿電壓(BVds)，則在加襯著器件溝槽拐角的氧化物可能會被擊穿，并且在IGBT中出現不期望的電流流動，而電場強度在主擴散結彎曲弧度部位最大，這使得IGBT的耐壓性能大打折扣。

傳統N通道高壓IGBT管的高壓終止區(Termination)架構一般采用多個降壓環的設計如圖1所示，利用一個或多個P-擴散結來降低P-主擴散結變曲孤度“2”處的電場強度，因而增加“2”彎曲度的耐壓能力而達成的IGBT的集電極與發射極的高耐壓功能，視乎IGBT的集電極與發射極的耐壓應用需求，P-降壓環數從2個或2個以上到7個至10個，其所占的范圍空間由約200微米到500微米至1000微米或以上，由于此降壓環所形成的終止區域是圍繞在IGBT芯片的外周，占去很大的芯片面積比例，因而降低了芯片的面積使用效率，造成晶圓片的浪費及成本的增加。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種能夠省去現有技術的高壓終止區架構和多個P-降壓環，可減小IGBT的體積30％-60％；取消IGBT主擴散結彎曲弧度部位，降低其電場強度，提高耐壓性能的一種小體積高耐壓IGBT。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該一種小體積高耐壓IGBT，包括半導體基板上的有源區和邊緣區，有源區位于半導體基板的中心區，邊緣區環繞在有源區的四周上方，邊緣區的下方主擴散結的上方覆蓋有SiO₂層，其特征在于：有源區和邊緣區的主擴散結為貫穿半導體基板的中心區的PN結平面層，SiO₂層外圍及邊緣區側面覆蓋有鈍化層。

所述的主擴散結厚度為1-10微米。

所述的IGBT為N通道或P通道。

與現有技術相比，本發明一種小體積高耐壓IGBT所具有的有益效果是：

1、去掉傳統架構的終止區域和多個P-降壓環，使IGBT芯片的面積大大縮小，從而提高其面積的有效使用比例。使用本發明技術的晶粒，可以把體積縮小30％-60％，大幅度降低成本。

2、取消現有技術IGBT主擴散結彎曲弧度部位，降低其電場強度，提高耐壓性能。主擴散結為一水平面的PN結，其耐壓功能比傳統的架構大大提高，同等的耐壓功能要求，本發明的N-Si摻雜濃度可以比傳統架構的N-Si摻雜加濃，由此則集電極到發射極的內阻也會大大降低，因而消耗會大幅度減少，其所處理的電源轉換效率則會相應的提升。

3、IGBT的切割面經過鈍化制程處理，集電極到發射極的漏電流也會降至最低。

附圖說明

圖1是現有技術降壓環的N通道IGBT結構示意圖。

圖2是現有技術降壓環的N通道IGBT效果晶粒。

圖3是本發明N通道IGBT結構示意圖。

圖4是本發明N通道IGBT鈍化層示意圖。

圖5是本發明N通道IGBT效果晶粒。

其中：1、主擴散結?2、主擴散結的彎曲弧度部位?3、P-擴散降壓環?4、劃片槽?5、N+區?6、SiO₂層?7、N-Si層?8、集電極P+Si層?9、鈍化層?10、P-區?101、有源區?102、邊緣區。

圖3～5是本發明一種小體積高耐壓IGBT的最佳實施例，下面結合附圖1-5對本發明做進一步說明：

具體實施方式

實施例1

參照附圖3～5：

如圖3所示為本發明的N通道IGBT結構示意圖，該小體積高耐壓IGBT包括有源區101和邊緣區102，邊緣區的P-區10和N-Si層7之間的是主擴散結1，其向外延伸與相鄰的IGBT的主擴散結相連，形成一條水平分布的一體主擴散結，貫穿整個晶粒；有源區101位于半導體基板的中心區，邊緣區102環繞在有源區101的四周上方，邊緣區102的下方主擴散結1的上方覆蓋有SiO₂層6，有源區101和邊緣區102的主擴散結1為貫穿半導體基板中心區的PN結平面層，所述的主擴散結1厚度為1-10微米。