[發(fā)明專利]使用齊納二極管對(duì)感測(cè)IGBT的靜電放電處理

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011048297.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112652618A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金慧美;李奎炫;金永哲;洪承賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/06;H01L27/02;H01L21/8222
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

本發(fā)明題為“使用齊納二極管對(duì)感測(cè)IGBT的靜電放電處理”。主絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和感測(cè)IGBT可具有連接在感測(cè)IGBT的感測(cè)發(fā)射極與主IGBT的主發(fā)射極之間的感測(cè)電阻器。背對(duì)背齊納二極管可連接在感測(cè)IGBT的感測(cè)柵極與感測(cè)發(fā)射極之間，并且被配置為在靜電放電(ESD)事件期間鉗位感測(cè)柵極與感測(cè)發(fā)射極之間的電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本說(shuō)明書(shū)涉及對(duì)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件的靜電放電的處理。

背景技術(shù)

靜電放電(ESD)是制造和使用半導(dǎo)體晶體管以及相關(guān)設(shè)備的常見(jiàn)困難。例如，可能由于與晶體管的導(dǎo)電部分無(wú)意接觸的人或工具施加的靜電電荷而發(fā)生ESD。此類(lèi)ESD具有損壞或破壞受影響晶體管的可能性，并且中斷連接的電路和設(shè)備的操作。

具體地講，作為超高壓(UHV)設(shè)備的晶體管容易受到ESD損壞影響。用于測(cè)試由于ESD而引起的設(shè)備故障的現(xiàn)有模型或標(biāo)準(zhǔn)諸如人體模式(HBM)表明，現(xiàn)有的ESD保護(hù)方案提供最高至約1.5千伏(kV)的保護(hù)，這在許多情況下對(duì)于UHV設(shè)備很可能是不足夠的。

例如，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件可用于此類(lèi)高功率UHV場(chǎng)景，同時(shí)提供諸如快速切換和高效率的優(yōu)點(diǎn)。IGBT器件可以不同方式(例如，平面或溝槽柵極)構(gòu)造，并且可在下面襯底上構(gòu)造有不同類(lèi)型的布局。雖然已經(jīng)為需要IGBT器件的許多場(chǎng)景開(kāi)發(fā)出ESD保護(hù)方案，但是此類(lèi)ESD保護(hù)方案可能不足以在所有IGBT用例中提供ESD保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個(gè)一般方面，半導(dǎo)體晶體管器件包括主絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，該主IGBT具有主柵極、主集電極和主發(fā)射極。該半導(dǎo)體晶體管器件可包括：感測(cè)IGBT，該感測(cè)IGBT具有感測(cè)柵極、感測(cè)集電極和感測(cè)發(fā)射極，該感測(cè)柵極電連接到主柵極，并且感測(cè)集電極電連接到主集電極；和感測(cè)電阻器，該感測(cè)電阻器連接在感測(cè)發(fā)射極與主發(fā)射極之間。背對(duì)背齊納二極管可連接在感測(cè)柵極與感測(cè)發(fā)射極之間，并且被配置為在靜電放電(ESD)事件期間鉗位感測(cè)柵極與感測(cè)發(fā)射極之間的電壓。

根據(jù)另一個(gè)一般方面，半導(dǎo)體晶體管器件可包括襯底和形成在襯底上的外延層。該半導(dǎo)體晶體管器件可包括主發(fā)射極區(qū)，該主發(fā)射極區(qū)在外延層中形成并且由至少第一結(jié)終端擴(kuò)展(JTE)隔離，主發(fā)射極區(qū)形成主絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的主發(fā)射極。該半導(dǎo)體晶體管器件可包括：第一多個(gè)柵極溝槽，該第一多個(gè)柵極溝槽在主發(fā)射極區(qū)中形成并且形成主IGBT的主柵極；和感測(cè)發(fā)射極區(qū)，該感測(cè)發(fā)射極區(qū)在外延層中形成并且由至少第二JTE隔離，感測(cè)發(fā)射極區(qū)形成感測(cè)IGBT的感測(cè)發(fā)射極。該半導(dǎo)體晶體管器件可包括第二多個(gè)柵極溝槽，該第二多個(gè)柵極溝槽在感測(cè)發(fā)射極區(qū)中形成并且形成感測(cè)IGBT的感測(cè)柵極，并且該感測(cè)柵極電連接到主IGBT的主柵極。該半導(dǎo)體晶體管器件可包括多晶硅層，該多晶硅層具有交替的n摻雜區(qū)和p摻雜區(qū)，該交替的n摻雜區(qū)和p摻雜區(qū)形成背對(duì)背齊納二極管，并且連接在主柵極和感測(cè)柵極共用的柵極觸點(diǎn)與感測(cè)發(fā)射極的感測(cè)發(fā)射極觸點(diǎn)之間。

根據(jù)另一個(gè)一般方面，一種制造半導(dǎo)體晶體管器件的方法可包括形成襯底，以及在襯底上形成外延層。該方法可包括：形成主發(fā)射極區(qū)，該主發(fā)射極區(qū)在外延層中形成并且由至少第一結(jié)終端擴(kuò)展(JTE)隔離，主發(fā)射極區(qū)形成主絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的主發(fā)射極；以及形成第一多個(gè)柵極溝槽，該第一多個(gè)柵極溝槽在主發(fā)射極區(qū)中形成并且形成主IGBT的主柵極。該方法可包括：形成感測(cè)發(fā)射極區(qū)，該感測(cè)發(fā)射極區(qū)在外延層中形成并且由至少第二JTE隔離，感測(cè)發(fā)射極區(qū)形成感測(cè)IGBT的感測(cè)發(fā)射極；以及形成第二多個(gè)柵極溝槽，該第二多個(gè)柵極溝槽在感測(cè)發(fā)射極區(qū)中形成并且形成感測(cè)IGBT的感測(cè)柵極，并且該感測(cè)柵極電連接到主IGBT的主柵極。該方法可包括形成多晶硅層，該多晶硅層具有交替的n摻雜區(qū)和p摻雜區(qū)，該交替的n摻雜區(qū)和p摻雜區(qū)形成背對(duì)背齊納二極管，并且連接在主柵極和感測(cè)柵極共用的柵極觸點(diǎn)與感測(cè)發(fā)射極的感測(cè)發(fā)射極觸點(diǎn)之間。

一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)在附圖和以下描述中闡明。其他特征將從說(shuō)明書(shū)和附圖中以及從權(quán)利要求書(shū)中顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明