功率晶体管的结终端结构制造技术

技术编号:12792298 阅读:45 留言:0更新日期:2016-01-28 23:41
本实用新型专利技术涉及一种功率晶体管的结终端结构,包括:第一导电类型的衬底;形成于衬底上且由内向外依次设置的过渡场限环、场限环和截止环;以及分压保护结构;分压保护结构包括栅氧化层、场氧化层、第一介质层、第二介质层、多晶硅场板和金属场板;栅氧化层形成于各掺杂区表面;场氧化层、第一介质层和第二介质层形成于各掺杂区一侧的衬底上且呈台阶依次向上分布;场氧化层的厚度大于栅氧化层的厚度;多晶硅场板部分覆盖栅氧化层且部分覆盖场氧化层;第一接触孔贯穿第一介质层连至多晶硅场板上金属场板部分覆盖第一介质层和第二介质层;金属场板与多晶硅场板通过第一接触孔连接。上述结终端结构可以提高功率晶体管的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体制备
,特别是涉及一种功率晶体管的结终端结构
技术介绍
高压功率晶体管例如VDMOS (Vertical Double-Diffus1n M0SFET〈Metal-0xide_Semiconductor Feld-Effect Transistor?,垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管)和IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)的有源区边缘由于离子注入以及扩散时形成的圆柱结和球面结的电场集中效应,使得击穿电压降低较多。传统的功率晶体管多采用场限环与多晶场板结合、场限环与金属场板结合的技术。虽然这些技术可以使高压功率晶体管的常规性能参数达到要求,但是,采用常规的场限环与多晶硅场板(或者金属场板)的组合技术时,器件的高温漏电常常较大。高温反偏后,高压功率晶体管的高温漏电使器件长时间发热受到损伤,进而导致高压功率器件的常温击穿电压会降低几十伏或者几百伏。
技术实现思路
基于此,有必要提供一种可以提高功率晶体管的击穿电压的结终端结构。—种功率晶体管的结终端结构,形成于所述功率晶体管的有源区外围,所述结终端结构包括:第一导电类型的衬底;形成于所述衬底上且由内向外依次设置的过渡场限环、场限环和截止环;所述过渡场限环和所述场限环均为第二导电类型的掺杂区;所述截止环为第一导电类型的掺杂区;以及分压保护结构;所述分压保护结构包括栅氧化层、场氧化层、第一介质层、第二介质层、多晶硅场板和金属场板;所述栅氧化层形成于各掺杂区表面;所述场氧化层、所述第一介质层和所述第二介质层形成于各掺杂区一侧的衬底上且呈台阶依次向上分布;所述场氧化层的厚度大于所述栅氧化层的厚度;所述多晶硅场板部分覆盖所述栅氧化层且部分覆盖所述场氧化层;所述第一介质层设置有第一接触孔,所述第一接触孔贯穿所述第一介质层且与所述多晶硅场板相连;所述金属场板部分覆盖所述第一介质层和所述第二介质层;所述金属场板与所述多晶硅场板通过所述第一接触孔连接。在其中一个实施例中,所述栅氧化层的厚度为500埃?1200埃;所述场氧化层的厚度为10000埃?20000埃。在其中一个实施例中,所述第一介质层为硼磷硅玻璃层,所述第二介质层为磷硅玻璃层;所述分压保护结构还包括形成于所述第一介质层和所述第二介质层之间的隔离层;所述隔离层的表面由所述第二介质层完全覆盖。在其中一个实施例中,所述隔离层为氮化硅隔离层。在其中一个实施例中,所述第一介质层的厚度为12000埃?17000埃;所述第二介质层的厚度为38000埃?46000埃;所述隔离层的厚度为1000埃?2000埃。在其中一个实施例中,所述第一介质层和所述第二介质层均为磷硅玻璃层。在其中一个实施例中,所述第一接触孔设置于所述多晶硅场板上远离位于所述多晶硅场板下方的掺杂区的一端。 在其中一个实施例中,所述第一介质层形成于所述栅氧化层、所述场氧化层、所述多晶硅场板表面;所述第一介质层还设置有第二接触孔,所述第二接触孔贯穿所述栅氧化层、所述第一介质层且与各掺杂区表面相连;所述第二接触孔用于实现各掺杂区与位于各掺杂区上方的金属场板之间的连接。在其中一个实施例中,所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型。上述功率晶体管的结终端结构,场氧化层、第一介质层以及第二介质层呈台阶分布,从而使得多晶硅场板和金属场板通过第一接触孔连接形成三台阶复合场板结构。形成的三台阶复合场板结构可以将结终端结构的电场由半导体内部转移到场氧化层、第一介质层和第二介质层上,使得半导体体内电场减小,从而提高了功率晶体管器件的击穿电压。【附图说明】图1为一实施例中的功率晶体管的有源区和结终端结构的俯视示意图;图2为一实施例中的功率晶体管的结终端结构的剖面示意图;图3为图2中的功率晶体管中的结终端结构的分压保护结构的剖面示意图;图4为图2中的功率晶体管的结终端结构耐压的等效示意图;图5为图2中的功率晶体管的结终端结构的表面一维电势分布图;图6为图2中的功率晶体管的结终端结构的表面一维电场分布图;图7为图2中的功率晶体管的结终端结构的表面一维漏电曲线图;图8为图2中的功率晶体管的结终端结构的表面一维碰撞电离分布图。【具体实施方式】为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所引用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇,例如对于P型和N型杂质,为区分掺杂浓度,简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型,P型代表中掺杂浓度的P型,P-型代表轻掺杂浓度的P型,N+型代表重掺杂浓度的N型,N型代表中掺杂浓度的N型,N-型代表轻掺杂浓度的N型。—种功率晶体管的结终端结构,形成于功率晶体管的有源区外围,从而包围整个有源区。图1为一实施例中的功率晶体管100中有源区20以及结终端结构30的俯视结构示意图,该功率晶体管100包括有源区20以及结终端结构30。有源区20用于形成器件结构,形成的器件结构可以为IGBT或者VDM0S。结终端结构30设置于有源区20的外围,从而包围整个有源区20。其中,结终端结构30的内侧为与有源区20连接的一侧,外侧为远离有源区20的一侧。结终端结构30的剖面示意图如图2所示。结终端结构30包括衬底10、形成于衬底10上且由内向外依次设置的过渡场限环302、场限环304以及截止环306。衬底10的导电类型为第一导电类型。衬底10的材料可以为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟等。衬底10的掺杂浓度为低掺杂。截止环306为第一导电类型的重掺杂区(N+)。截止环306用于终止由于各种原因在器件表面形成的反型层。过渡场限环302部分形成于结终端结构30中,作为有源区20和结终端结构30的过渡区。过渡场限环302通常位于有源区20的边缘区中为各元胞栅极提供栅压的总栅极条的下方,且与有源区20中的主结(图中未示)连接。过渡场限环302和场限环304均为第二导电类型的重掺杂区(P+)。在本实施例中,第一导电类型为N型,第二导电类型为P型。过渡场限环302和场限环304在器件生产时同时制造,但它们的耐压作用不同。过渡场限环302由于与有源区20的主结相连,它所承担的耐压很小,甚至可忽略不计,而场限环304则主要起承担耐压的作用。场限环304包括多个,间隔设置于衬底10上且位于过渡场限环302和截止环306之间。在一实施例中,场限环304的个数可以为2?4个。可以理解,为使得功率晶体管100具有更高的击穿电压时也可以设置更多的场限环304。在本实施例中,场限环304的个数为两个,分别为场限环3041和3042。场限环304的环宽和环间距可以根据击穿电压以及漏电要求进行优化设计。结终端结构30还包括多个分压保护结构40以及覆盖其表面的钝化层308。钝化层30本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种功率晶体管的结终端结构,形成于所述功率晶体管的有源区外围,其特征在于,所述结终端结构包括:第一导电类型的衬底;形成于所述衬底上且由内向外依次设置的过渡场限环、场限环和截止环;所述过渡场限环和所述场限环均为第二导电类型的掺杂区;所述截止环为第一导电类型的掺杂区;以及分压保护结构;所述分压保护结构包括栅氧化层、场氧化层、第一介质层、第二介质层、多晶硅场板和金属场板;所述栅氧化层形成于各掺杂区表面;所述场氧化层、所述第一介质层和所述第二介质层形成于各掺杂区一侧的衬底上且呈台阶依次向上分布;所述场氧化层的厚度大于所述栅氧化层的厚度;所述多晶硅场板部分覆盖所述栅氧化层且部分覆盖所述场氧化层;所述第一介质层设置有第一接触孔,所述第一接触孔贯穿所述第一介质层且与所述多晶硅场板相连;所述金属场板部分覆盖所述第一介质层和所述第二介质层;所述金属场板与所述多晶硅场板通过所述第一接触孔连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李学会
申请(专利权)人:深圳深爱半导体股份有限公司
类型:新型
国别省市:广东;44

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