[發(fā)明專利]功率半導(dǎo)體器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010403783.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111554740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀東曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 麗晶美能（北京）電子技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 王曉玲

本發(fā)明提供了一種功率半導(dǎo)體器件。該功率半導(dǎo)體器件包括有源區(qū)和終端區(qū)，有源區(qū)和終端區(qū)均具有襯底，終端區(qū)環(huán)繞有源區(qū)設(shè)置，終端區(qū)包括多個(gè)第一場(chǎng)板，位于襯底上，各第一場(chǎng)板沿由有源區(qū)到終端區(qū)的方向間隔設(shè)置，且相鄰各第一場(chǎng)板具有相等的第一間距，第一間距為0.1～8μm。當(dāng)器件偏置電壓突變時(shí)，每個(gè)場(chǎng)板電容也將均勻的同時(shí)變化，從而不會(huì)造成電壓在場(chǎng)板上的突變而導(dǎo)致的不穩(wěn)定，降低了場(chǎng)板/場(chǎng)限環(huán)之間發(fā)生放電擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于間隔設(shè)置的場(chǎng)板形成串聯(lián)電容，從而能夠牢牢地控制界面電勢(shì)的梯度變化，進(jìn)而能夠消除外來(lái)的可動(dòng)離子對(duì)終端電壓的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種功率半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

IGBT(絕緣柵極雙極晶體管)廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，是電流信號(hào)處理的核心開(kāi)關(guān)器件，其具有輸入阻抗高，導(dǎo)通壓降低，非常適合大電流，高功率的信號(hào)處理，目前在電機(jī)控制、UPS,、逆變焊機(jī)、家用電器等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

功率半導(dǎo)體器件的芯片主要由兩部分構(gòu)成：一是有源區(qū)(也稱為元包區(qū))，在功率半導(dǎo)體器件正向?qū)〞r(shí)開(kāi)通和關(guān)斷電流；二是終端區(qū)，在功率半導(dǎo)體器件處于反正向阻斷時(shí)聯(lián)合元包區(qū)一起用于承擔(dān)功率半導(dǎo)體器件的阻斷電壓。

由于功率半導(dǎo)體器件非常適合處理大電流高功率信號(hào)，導(dǎo)通電流從幾安培到幾百安培，阻斷電壓從幾百伏特到幾千伏特。阻斷電壓如果不穩(wěn)定，很容易導(dǎo)致器件擊穿失效，從而使整個(gè)設(shè)備故障甚至有爆炸的危險(xiǎn)，因此提供可靠以及穩(wěn)定的阻斷電壓是IGBT芯片設(shè)計(jì)的最核心要素之一。

然而，當(dāng)器件的電壓從零上升到最大電壓或者從最大電壓下降到零時(shí)，由于每個(gè)場(chǎng)限環(huán)和場(chǎng)板所承擔(dān)的電壓不一樣，所以某些場(chǎng)板/場(chǎng)限環(huán)之間的電場(chǎng)變化會(huì)比較劇烈，所以場(chǎng)板/場(chǎng)限環(huán)之間容易發(fā)生放電擊穿；并且，現(xiàn)有技術(shù)中場(chǎng)板之間的間距較寬，場(chǎng)板之間的電場(chǎng)線不完全處于水平面，從而存在發(fā)生鈍化層擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，因此，目前功率半導(dǎo)體器件的終端需要較厚的鈍化層作為保護(hù)和隔離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種功率半導(dǎo)體器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)中功率半導(dǎo)體器件的終端容易發(fā)生放電擊穿的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種功率半導(dǎo)體器件，包括有源區(qū)和終端區(qū)，有源區(qū)和終端區(qū)均具有襯底，終端區(qū)環(huán)繞有源區(qū)設(shè)置，終端區(qū)包括：多個(gè)第一場(chǎng)板，位于襯底上，各第一場(chǎng)板沿由有源區(qū)到終端區(qū)的方向間隔設(shè)置，且相鄰各第一場(chǎng)板具有相等的第一間距，第一間距為0.1～8μm。

進(jìn)一步地，終端區(qū)還包括：場(chǎng)隔離結(jié)構(gòu)，位于襯底與第一場(chǎng)板之間；場(chǎng)限環(huán)，位于襯底中并環(huán)繞有源區(qū)設(shè)置，且場(chǎng)限環(huán)與場(chǎng)隔離結(jié)構(gòu)接觸設(shè)置。

進(jìn)一步地，在由有源區(qū)到終端區(qū)的方向上，場(chǎng)限環(huán)的摻雜濃度遞減；或者在由有源區(qū)到終端區(qū)的方向上，場(chǎng)限環(huán)與襯底之間形成的PN結(jié)結(jié)深遞減；或者在由有源區(qū)到終端區(qū)的方向上，場(chǎng)限環(huán)的摻雜濃度遞減，且場(chǎng)限環(huán)與襯底之間形成的PN結(jié)結(jié)深遞減。

進(jìn)一步地，場(chǎng)限環(huán)為多個(gè)，在由有源區(qū)到終端區(qū)的方向上，各場(chǎng)限環(huán)間隔設(shè)置于襯底中，相鄰各場(chǎng)限環(huán)的中心線的間距相等，且各場(chǎng)限環(huán)的寬度遞減。

進(jìn)一步地，場(chǎng)限環(huán)與第一場(chǎng)板的數(shù)量相同。

進(jìn)一步地，相鄰各場(chǎng)限環(huán)的寬度差值相同。

進(jìn)一步地，各第一場(chǎng)板具有相同的第一寬度。

進(jìn)一步地，第一場(chǎng)板為金屬場(chǎng)板或多晶硅場(chǎng)板。

進(jìn)一步地，終端區(qū)還包括：層間介質(zhì)層，位于第一場(chǎng)板遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)；多個(gè)第二場(chǎng)板，位于層間介質(zhì)層遠(yuǎn)離第一場(chǎng)板的一側(cè)，各第二場(chǎng)板沿遠(yuǎn)離有源區(qū)的方向間隔設(shè)置，相鄰各第二場(chǎng)板具有相等的第二間距，第二間距為0.1～8μm。

進(jìn)一步地，各第二場(chǎng)板具有相同的第二寬度。