[發(fā)明專利]晶體管器件的終端結(jié)構(gòu)以及制造具有該終端結(jié)構(gòu)IGBT的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710667448.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN107331703B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱袁正;張碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 無錫市觀知成專利商標(biāo)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32591
• 代理人: 任月娜

本發(fā)明提供一種晶體管器件的終端結(jié)構(gòu)，截止環(huán)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)部分：內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分；在內(nèi)側(cè)部分，多晶硅場(chǎng)板與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)通過柵氧化層相隔離，多晶硅場(chǎng)板上設(shè)有絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層上設(shè)有金屬場(chǎng)板；金屬場(chǎng)板通過孔結(jié)構(gòu)穿過絕緣介質(zhì)層與多晶硅場(chǎng)板電連接；在外側(cè)部分，多晶硅場(chǎng)板與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)通過柵氧化層相隔離，在外側(cè)部分的最外側(cè)，金屬場(chǎng)板通過孔結(jié)構(gòu)穿過絕緣介質(zhì)層與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)連接；當(dāng)器件承受耐壓時(shí)，會(huì)在截止環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)部分柵氧化層下漂移區(qū)內(nèi)感應(yīng)出第一導(dǎo)電類型電荷，使該區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粚?dǎo)電類型重?fù)诫s區(qū)域，因此耗盡層的橫向展寬終止于此，能夠有效保證擊穿特性的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種絕緣柵雙極型晶體管器件(IGBT)?，尤其是一種IGBT器件的終端結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

IGBT?的全稱是?Insulate?Gate?Bipolar?Transistor，即絕緣柵雙極晶體管。它兼具M(jìn)OSFET?和GTR(電力晶體管Giant?Transistor)的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，極大的擴(kuò)展了功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用領(lǐng)域。作為新型電力半導(dǎo)體器件的主要代表，IGBT?被廣泛用于工業(yè)、信息、新能源、醫(yī)學(xué)、交通、軍事和航空領(lǐng)域。IGBT?是目前最重要的功率器件之一。IGBT?由于具有輸入阻抗高?,通態(tài)壓降低，驅(qū)動(dòng)電?路簡(jiǎn)單，安全工作區(qū)寬，電流處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在各種功率開關(guān)應(yīng)用中越來越引起人們的重視。它在電機(jī)控制，中頻開關(guān)電源和逆變器、機(jī)器人、空調(diào)以及要求快速低損耗的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

IGBT的飽和壓降(Vcesat)?和抗沖擊能力及耐壓特性是衡量IGBT器件的幾個(gè)重要指標(biāo)。飽和壓降是衡量IGBT產(chǎn)品導(dǎo)通損耗的重要參數(shù)，降低IGBT飽和壓降可以有效降低IGBT功率損耗，減小產(chǎn)品發(fā)熱，提高功率轉(zhuǎn)換效率。耐壓特性是產(chǎn)品的最重要參數(shù)之一，耐壓不足可能導(dǎo)致IGBT器件使用時(shí)出現(xiàn)擊穿燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。IGBT產(chǎn)品耐壓的抗沖擊能力是體現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的重要參數(shù)指標(biāo)之一。

為了提高IGBT產(chǎn)品性能，一種可靠的終端結(jié)構(gòu)是必要的，然而，常規(guī)的IGBT終端結(jié)構(gòu)存在明顯的缺點(diǎn)，及當(dāng)電壓升高時(shí)，耗盡層向外側(cè)擴(kuò)展，一旦達(dá)到截止環(huán)位置，由于截止環(huán)P阱的存在，無法起到電場(chǎng)截止的作用，形同虛設(shè)；為了提高耐壓能力就需要向外移動(dòng)截止環(huán)，然而這樣缺浪費(fèi)了芯片面積，提高成本；

鑒于以上常規(guī)技術(shù)中的缺陷，一種能夠有效提高IGBT耐壓性能，并且與現(xiàn)有IGBT工藝?兼容的一種IGBT終端結(jié)構(gòu)及其制造方法的提出是及其必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種晶體管器件的終端結(jié)構(gòu)，此種終端結(jié)構(gòu)適合于IGBT晶體管器件，也適合于其他功率半導(dǎo)體器件；能夠在不增加芯片制造成本的基礎(chǔ)上，降低芯片面積，同時(shí)提高IGBT的電壓耐沖擊能力；本發(fā)明也提出了制造具有該終端結(jié)構(gòu)IGBT的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種晶體管器件的終端結(jié)構(gòu)，其主要改進(jìn)之處在于，器件的終端保護(hù)區(qū)位于元胞區(qū)外圍，環(huán)繞包圍元胞區(qū)；終端保護(hù)區(qū)包括由內(nèi)而外方向?設(shè)置的過渡區(qū)結(jié)構(gòu)、場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu)以及截止環(huán)結(jié)構(gòu)；截止環(huán)結(jié)構(gòu)位于終端保護(hù)區(qū)內(nèi)的最外側(cè)；

截止環(huán)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)部分：內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分；內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分電性連通；

在內(nèi)側(cè)部分，多晶硅場(chǎng)板與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)通過柵氧化層相隔離，多晶?硅場(chǎng)板上設(shè)有絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層上設(shè)有金屬場(chǎng)板；金屬場(chǎng)板通過孔結(jié)構(gòu)穿過絕緣介?質(zhì)層與多晶硅場(chǎng)板電連接；

在外側(cè)部分，多晶硅場(chǎng)板與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)通過柵氧化層相隔離，多晶?硅場(chǎng)板上設(shè)有絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層上設(shè)有金屬場(chǎng)板；金屬場(chǎng)板通過孔結(jié)構(gòu)穿過絕緣介?質(zhì)層與多晶硅場(chǎng)板電連接；

在外側(cè)部分的最外側(cè)，金屬場(chǎng)板通過孔結(jié)構(gòu)穿過絕緣介質(zhì)層與第一導(dǎo)電類型輕摻雜型?漂移區(qū)連接；第一導(dǎo)電類型輕摻雜型漂移區(qū)的外側(cè)頂部形成有第二導(dǎo)電類型體區(qū)阱；第二?導(dǎo)電類型體區(qū)阱頂部形成有連接金屬場(chǎng)板的第二導(dǎo)電類型重?fù)诫s子區(qū)。