本發(fā)明專利技術公開了一種結終端延伸結構，包括：第一導電類型的集電區(qū)；集電區(qū)上的第二導電類型的漂移區(qū)；漂移區(qū)上的第一導電類型的主結區(qū)以及主結區(qū)一側的第一導電類型的延伸區(qū)；延伸區(qū)之外的第二導電類型的截止環(huán)；以及至少部分覆蓋所述主結區(qū)之外區(qū)域的疊層結構，所述疊層結構包括氧化物層和場板，所述場板為位于至少部分延伸區(qū)以及延伸區(qū)與截止環(huán)之間的至少部分區(qū)域之上的連續(xù)結構，所述場板用于屏蔽界面電荷、改善表面電場分布。通過場板結構屏蔽延伸區(qū)及其外側界面電荷的影響，改善表面電場，保證器件的擊穿電壓并提高器件的可靠性，可應用于高壓(4500V及其以上)IGBT器件的保護終端。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及半導體制造技術，更具體地說，涉及一種高壓IGBT的。
技術介紹
絕緣柵雙極晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是新型的大功率器件，它集MOSFET柵極電壓控制特性和雙極型晶體管低導通電阻特性于一身，改善了器件耐壓和導通電阻相互牽制的情況，具有高電壓、大電流、高頻率、功率集成密度高、輸入阻抗大、導通電阻小、開關損耗低等優(yōu)點。在變頻家電、工業(yè)控制、電動及混合動力汽車、新能源、智能電網(wǎng)等諸多領域獲得了廣泛的應用空間。 而要確保IGBT高電壓的一個重要前提條件是優(yōu)良的終端保護結構，目前廣泛用于高壓(2500V及其以上)IGBT的終端保護結構主要是場限環(huán)(FLR)和結終端延伸結構(JTE)。如圖I所示，場限環(huán)結構包括內圈的分壓保護區(qū)101 (以包括pi環(huán)105和p2環(huán)106的結構為例)和外圈的截至環(huán)102。當偏壓加在電極103上時，隨著所加偏壓的增大，耗盡層沿著主結區(qū)104向場限環(huán)的方向向外延伸，主結區(qū)104和pi環(huán)105距離的選取為主結在雪崩擊穿之前，Pl環(huán)105穿通，這樣就減小了主結附近的最大電場，偏壓的繼續(xù)增加由Pl環(huán)105承擔，直到耗盡層穿通了 p2環(huán)106。然而場限環(huán)結構占芯片總面積的比重較大，制造成本高，而且設計時需要考慮場限環(huán)的間距、結深、環(huán)的寬度及環(huán)的個數(shù)等因素，設計較為復雜。對于結終端延伸結構(以P型溝道為例)，如圖2所示,包括P+集電區(qū)204、集電區(qū)上的N—漂移區(qū)205、漂移區(qū)205上的P+主結區(qū)201、主結區(qū)201 —側的P—延伸區(qū)202以及延伸區(qū)202之外的截止環(huán)206，該結構是通過在重摻雜的主結區(qū)201附近通過離子注入或擴散的方法獲得結深逐漸減小的輕摻雜的延伸區(qū)202，來提高擊穿電壓的，具有較小的面積，設計也相對簡單。當偏壓加在電極203上時，隨著所加偏壓的增大，p-n結的耗盡層沿著表面向外(延伸區(qū)到截止環(huán)的方向)擴展，大大提高擊穿電壓。然而，上述結終端延伸結構的問題在于，該終端結構容易受到表面電荷的影響，如受到界面不穩(wěn)定性和氧化層界面電荷等的影響，使其表面電場受到影響，進而影響器件的擊穿電壓和可靠性。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術實施例提供一種結終端延伸結構，屏蔽界面電荷的影響，改善表面電場，保證器件擊穿電壓并提高可靠性，同時減小終端區(qū)域面積，降低制造成本。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術實施例提供了如下技術方案一種結終端延伸結構，包括第一導電類型的集電區(qū)；集電區(qū)上的第二導電類型的漂移區(qū)；漂移區(qū)上的第一導電類型的主結區(qū)以及主結區(qū)一側的第一導電類型的延伸區(qū)；延伸區(qū)之外的第二導電類型的截止環(huán)；以及至少部分覆蓋所述主結區(qū)之外區(qū)域的疊層結構，所述疊層結構包括氧化物層和場板，所述場板為位于至少部分延伸區(qū)以及延伸區(qū)與截止環(huán)之間的至少部分區(qū)域之上的連續(xù)結構，所述場板用于屏蔽界面電荷、改善表面電場分布。可選地,所述場板為金屬場板、半絕緣多晶娃場板或多晶娃場板與金屬場板組合的多級場板。可選地，所述場板為半絕緣多晶硅場板，半絕緣多晶硅場板位于氧化物層之上，或者氧化物層位于半絕緣多晶硅場板之上。·可選地，所述場板為金屬場板，金屬場板位于氧化物層之上。可選地,所述場板為多晶娃場板與金屬場板組合的多級場板，所述多晶娃場板位于氧化物層中間，所述金屬場板位于氧化物層之上，所述氧化物層較多晶硅場板向截止環(huán)一側延伸，且靠近截止環(huán)一側的氧化物層的厚度大于靠近多晶硅場板一側的氧化物層的厚度。此外，本專利技術還提供了上述結終端延伸結構的制造方法，包括提供襯底，所述襯底內具有第二導電類型的漂移區(qū)以及漂移區(qū)上的第一導電類型的主結區(qū)、主結區(qū)一側的第一導電類型的延伸區(qū)、延伸區(qū)之外的第二導電類型的截止環(huán)；形成至少部分覆蓋所述主結區(qū)之外區(qū)域的疊層結構，所述疊層結構包括氧化物層和場板，所述場板為位于至少部分延伸區(qū)以及延伸區(qū)與截止環(huán)之間部分區(qū)域之上的連續(xù)結構，所述場板用于屏蔽界面電荷、改善表面電場分布。可選地，所述場板為金屬場板、半絕緣多晶硅場板或多晶硅場板與金屬場板組合的多級場板。可選地，所述場板為金屬場板，形成所述疊層結構的步驟為在襯底表面上形成至少部分覆蓋所述延伸區(qū)以及至少部分覆蓋延伸區(qū)和截止環(huán)之間區(qū)域的氧化物層，以及在氧化物層上形成金屬場板。可選地，所述場板為半絕緣多晶硅場板，形成所述疊層結構的步驟為在襯底表面上形成至少部分覆蓋所述延伸區(qū)以及至少部分覆蓋延伸區(qū)和截止環(huán)之間區(qū)域的氧化物層，以及在氧化物層上形成半絕緣多晶硅場板，或者，在襯底表面上形成至少部分覆蓋所述延伸區(qū)以及至少部分覆蓋延伸區(qū)和截止環(huán)之間區(qū)域的半絕緣多晶硅場板，以及在半絕緣多晶硅場板上形成氧化物層。可選地，所述場板為多晶硅場板與金屬場板組合的多級場板，形成所述疊層結構的步驟為在襯底表面上形成至少部分覆蓋主結區(qū)之外區(qū)域的氧化物層；在氧化物層上形成至少位于部分延伸區(qū)以及延伸區(qū)與截止環(huán)之間的至少部分區(qū)域之上的多晶硅場板；繼續(xù)淀積氧化物層，使靠近截止環(huán)一側的氧化物層的厚度大于靠近多晶硅場板一側的氧化物層的厚度；在氧化物層上形成金屬場板。與現(xiàn)有技術相比，上述技術方案具有以下優(yōu)點本專利技術實施例的用于高壓IGBT的終端保護結構的，形成有覆蓋所述延伸區(qū)和至少部分覆蓋延伸區(qū)和截止環(huán)之間區(qū)域的疊層結構，該疊層結構包括場板，通過場板屏蔽界面電荷對結終端延伸結構影響，改善其表面電場分布，保證器件的擊穿電壓并提高器件的可靠性。同時該終端結構減小了終端區(qū)域的面積，降低了芯片制造成本。附圖說明通過附圖所示，本專利技術的上述及其 它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本專利技術的主旨。圖I為用于IGBT終端保護的場限環(huán)結構的示意圖；圖2為用于IGBT終端保護的結終端延伸結構的示意圖；圖3-圖5為本專利技術實施例公開的結終端延伸結構的示意圖。具體實施例方式為使本專利技術的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本專利技術，但是本專利技術還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況下做類似推廣，因此本專利技術不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本專利技術結合示意圖進行詳細描述，在詳述本專利技術實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本專利技術保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。正如
技術介紹
部分所述，對于結終端延伸結構，延伸區(qū)容易受到表面電荷的影響，如受到界面不穩(wěn)定性和氧化層界面電荷等的影響，使其表面電場受到影響，進而影響器件的擊穿電壓和可靠性。為此，本專利技術提出了一種結終端延伸結構，通過形成至少覆蓋延伸區(qū)的場板結構，來屏蔽界面電荷，從而改善表面電場，穩(wěn)定器件的擊穿電壓和提高器件的可靠性，所述結終端延伸結構包括第一導電類型的集電區(qū)；集電區(qū)上的第二導電類型的漂移區(qū)；漂移區(qū)上的第一導電類型的主結區(qū)以及主結區(qū)一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種結終端延伸結構，其特征在于，包括：第一導電類型的集電區(qū)；集電區(qū)上的第二導電類型的漂移區(qū)；漂移區(qū)上的第一導電類型的主結區(qū)以及主結區(qū)一側的第一導電類型的延伸區(qū)；延伸區(qū)之外的第二導電類型的截止環(huán)；以及至少部分覆蓋所述主結區(qū)之外區(qū)域的疊層結構，所述疊層結構包括氧化物層和場板，所述場板為位于至少部分延伸區(qū)以及延伸區(qū)與截止環(huán)之間的至少部分區(qū)域之上的連續(xù)結構，所述場板用于屏蔽界面電荷、改善表面電場分布。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：田曉麗，朱陽軍，吳振興，盧爍今，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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