[發明專利]電壓鉗位的超結器件及制造方法

有效

• 申請號: 202211122807.3
• 申請日: 2022-09-15
• 公開（公告）號: CN115241183B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 趙東艷;肖超;陳燕寧;邵瑾;董廣智;付振;劉芳;張泉;尹強;田俊
• 申請（專利權）人: 北京芯可鑒科技有限公司;北京智芯微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L27/02;H01L29/06;H01L29/739;H01L29/78;H01L21/336;H01L21/331;H01L23/64
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李紅

本申請涉及半導體領域，提供一種電壓鉗位的超結器件及制造方法。所述超結器件包括有源區和終端區，所述有源區包括源極、柵極和體區，所述終端區包括截止環區，所述終端區集成有平板電容結構和電阻結構，所述平板電容結構與所述電阻結構串聯連接構成RC吸收電路；所述RC吸收電路與源極和截止環區相連，用于對超結器件的漏源電壓進行電壓鉗位。本申請在超結器件的終端區集成RC吸收電路，將器件漏源電壓鉗位在安全電壓值范圍內，可以減緩器件電壓電流振鈴，防止器件因過壓擊穿而損壞；充分利用超結器件終端區芯片面積，不需要額外占用超結器件有源區面積，不會引起超結器件其它參數的退化，提高系統的集成度和可靠性。

技術領域

本申請涉及半導體領域，具體地涉及一種電壓鉗位的超結器件以及一種超結器件的制造方法。

背景技術

功率半導體器件在清潔、綠色能源領域廣泛應用。傳統的功率半導體器件例如MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管）器件、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）器件、SGT（Shield GateTrench，屏蔽柵溝槽）器件。超結（Superjunction，簡稱SJ）器件由于采用電荷平衡耐壓層結構，打破了所謂的“硅極限”，相較于傳統的功率半導體器件，可顯著降低器件的導通電阻，提高系統效率。

隨著超結器件的元胞尺寸不斷縮小，器件導通電阻不斷降低，開關速度不斷加快，器件損耗不斷降低。超結器件獨特的電荷平衡耐壓結構，引起器件電容隨電壓增加而急劇變小，表現出嚴重的非線性特性。在超結器件開通和關斷的過渡過程中，這種非線性特性造成器件漏源電壓震蕩，嚴重情況下器件漏源電壓會超出器件的安全工作區SOA邊界，從而引起器件過壓擊穿而燒毀。

現有技術主要是在電力電子系統層面，通過在功率器件周圍增加吸收緩沖保護電路，從而防止超結器件發生過壓擊穿而損壞。但是，電力電子系統層面的解決方案具有以下缺陷：一是需要額外增加電阻、電容和二極管等器件組成吸收緩沖電路，增加了系統復雜度，降低了系統的可靠性；二是電阻、電容和二極管具有寄生等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL），容易引起電壓電流震蕩；三是由電阻、電容和二極管等器件組成的吸收緩沖電路需要額外占據PCB（印制電路板）面積，增加了整個系統的體積。

發明內容

為了解決上述技術缺陷之一，本申請實施例中提供了一種電壓鉗位的超結器件及制造方法。

根據本申請實施方式的第一個方面，提供一種電壓鉗位的超結器件，包括有源區和終端區，所述有源區包括源極、柵極和體區，所述終端區包括截止環區，所述終端區集成有平板電容結構和電阻結構，所述平板電容結構與所述電阻結構串聯連接構成RC吸收電路；所述RC吸收電路與源極和截止環區相連，用于對超結器件的漏源電壓進行電壓鉗位。

進一步地，所述平板電容結構包括N級串聯連接的平板電容，每一級平板電容均包括多晶硅場板、金屬場板以及層間介質層，其中N為大于1的正整數。

進一步地，每一級平板電容的金屬場板通過接觸孔與前一級平板電容的多晶硅場板相連，或者每一級平板電容的多晶硅場板通過接觸孔與前一級平板電容的金屬場板相連。

進一步地，第一級平板電容的多晶硅場板與所述源極相連，第N級平板電容的金屬場板與所述截止環區相連。

進一步地，所述電阻結構包括多晶硅電阻和金屬電阻，所述多晶硅電阻與金屬電阻并聯連接。

進一步地，所述多晶硅電阻的一端與所述平板電容結構的多晶硅場板相連，所述多晶硅電阻的另一端與所述截止環區相連；所述金屬電阻的一端通過接觸孔與所述多晶硅電阻相連，所述金屬電阻的另一端與所述截止環區相連。

進一步地，還包括二極管，所述二極管與所述電阻結構并聯連接。

進一步地，所述二極管包括由P型多晶硅與N型多晶硅構成的PN結。