结终端延伸结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种结终端延伸结构，包括：第一导电类型的集电区；集电区上的第二导电类型的漂移区；漂移区上的第一导电类型的主结区以及主结区一侧的第一导电类型的延伸区；延伸区之外的第二导电类型的截止环；以及至少部分覆盖所述主结区之外区域的叠层结构，所述叠层结构包括氧化物层和场板，所述场板为位于至少部分延伸区以及延伸区与截止环之间的至少部分区域之上的连续结构，所述场板用于屏蔽界面电荷、改善表面电场分布。通过场板结构屏蔽延伸区及其外侧界面电荷的影响，改善表面电场，保证器件的击穿电压并提高器件的可靠性，可应用于高压(4500V及其以上)IGBT器件的保护终端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，更具体地说，涉及一种高压IGBT的。
技术介绍
绝缘栅双极晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是新型的大功率器件，它集MOSFET栅极电压控制特性和双极型晶体管低导通电阻特性于一身，改善了器件耐压和导通电阻相互牵制的情况，具有高电压、大电流、高频率、功率集成密度高、输入阻抗大、导通电阻小、开关损耗低等优点。在变频家电、工业控制、电动及混合动力汽车、新能源、智能电网等诸多领域获得了广泛的应用空间。 而要确保IGBT高电压的一个重要前提条件是优良的终端保护结构，目前广泛用于高压(2500V及其以上)IGBT的终端保护结构主要是场限环(FLR)和结终端延伸结构(JTE)。如图I所示，场限环结构包括内圈的分压保护区101 (以包括pi环105和p2环106的结构为例)和外圈的截至环102。当偏压加在电极103上时，随着所加偏压的增大，耗尽层沿着主结区104向场限环的方向向外延伸，主结区104和pi环105距离的选取为主结在雪崩击穿之前，Pl环105穿通，这样就减小了主结附近的最大电场，偏压的继续增加由Pl环105承担，直到耗尽层穿通了 p2环106。然而场限环结构占芯片总面积的比重较大，制造成本高，而且设计时需要考虑场限环的间距、结深、环的宽度及环的个数等因素，设计较为复杂。对于结终端延伸结构(以P型沟道为例)，如图2所示,包括P+集电区204、集电区上的N—漂移区205、漂移区205上的P+主结区201、主结区201 —侧的P—延伸区202以及延伸区202之外的截止环206，该结构是通过在重掺杂的主结区201附近通过离子注入或扩散的方法获得结深逐渐减小的轻掺杂的延伸区202，来提高击穿电压的，具有较小的面积，设计也相对简单。当偏压加在电极203上时，随着所加偏压的增大，p-n结的耗尽层沿着表面向外(延伸区到截止环的方向)扩展，大大提高击穿电压。然而，上述结终端延伸结构的问题在于，该终端结构容易受到表面电荷的影响，如受到界面不稳定性和氧化层界面电荷等的影响，使其表面电场受到影响，进而影响器件的击穿电压和可靠性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种结终端延伸结构，屏蔽界面电荷的影响，改善表面电场，保证器件击穿电压并提高可靠性，同时减小终端区域面积，降低制造成本。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案一种结终端延伸结构，包括第一导电类型的集电区；集电区上的第二导电类型的漂移区；漂移区上的第一导电类型的主结区以及主结区一侧的第一导电类型的延伸区；延伸区之外的第二导电类型的截止环；以及至少部分覆盖所述主结区之外区域的叠层结构，所述叠层结构包括氧化物层和场板，所述场板为位于至少部分延伸区以及延伸区与截止环之间的至少部分区域之上的连续结构，所述场板用于屏蔽界面电荷、改善表面电场分布。可选地,所述场板为金属场板、半绝缘多晶娃场板或多晶娃场板与金属场板组合的多级场板。可选地，所述场板为半绝缘多晶硅场板，半绝缘多晶硅场板位于氧化物层之上，或者氧化物层位于半绝缘多晶硅场板之上。·可选地，所述场板为金属场板，金属场板位于氧化物层之上。可选地,所述场板为多晶娃场板与金属场板组合的多级场板，所述多晶娃场板位于氧化物层中间，所述金属场板位于氧化物层之上，所述氧化物层较多晶硅场板向截止环一侧延伸，且靠近截止环一侧的氧化物层的厚度大于靠近多晶硅场板一侧的氧化物层的厚度。此外，本专利技术还提供了上述结终端延伸结构的制造方法，包括提供衬底，所述衬底内具有第二导电类型的漂移区以及漂移区上的第一导电类型的主结区、主结区一侧的第一导电类型的延伸区、延伸区之外的第二导电类型的截止环；形成至少部分覆盖所述主结区之外区域的叠层结构，所述叠层结构包括氧化物层和场板，所述场板为位于至少部分延伸区以及延伸区与截止环之间部分区域之上的连续结构，所述场板用于屏蔽界面电荷、改善表面电场分布。可选地，所述场板为金属场板、半绝缘多晶硅场板或多晶硅场板与金属场板组合的多级场板。可选地，所述场板为金属场板，形成所述叠层结构的步骤为在衬底表面上形成至少部分覆盖所述延伸区以及至少部分覆盖延伸区和截止环之间区域的氧化物层，以及在氧化物层上形成金属场板。可选地，所述场板为半绝缘多晶硅场板，形成所述叠层结构的步骤为在衬底表面上形成至少部分覆盖所述延伸区以及至少部分覆盖延伸区和截止环之间区域的氧化物层，以及在氧化物层上形成半绝缘多晶硅场板，或者，在衬底表面上形成至少部分覆盖所述延伸区以及至少部分覆盖延伸区和截止环之间区域的半绝缘多晶硅场板，以及在半绝缘多晶硅场板上形成氧化物层。可选地，所述场板为多晶硅场板与金属场板组合的多级场板，形成所述叠层结构的步骤为在衬底表面上形成至少部分覆盖主结区之外区域的氧化物层；在氧化物层上形成至少位于部分延伸区以及延伸区与截止环之间的至少部分区域之上的多晶硅场板；继续淀积氧化物层，使靠近截止环一侧的氧化物层的厚度大于靠近多晶硅场板一侧的氧化物层的厚度；在氧化物层上形成金属场板。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例的用于高压IGBT的终端保护结构的，形成有覆盖所述延伸区和至少部分覆盖延伸区和截止环之间区域的叠层结构，该叠层结构包括场板，通过场板屏蔽界面电荷对结终端延伸结构影响，改善其表面电场分布，保证器件的击穿电压并提高器件的可靠性。同时该终端结构减小了终端区域的面积，降低了芯片制造成本。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其 它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图I为用于IGBT终端保护的场限环结构的示意图；图2为用于IGBT终端保护的结终端延伸结构的示意图；图3-图5为本专利技术实施例公开的结终端延伸结构的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。正如
技术介绍
部分所述，对于结终端延伸结构，延伸区容易受到表面电荷的影响，如受到界面不稳定性和氧化层界面电荷等的影响，使其表面电场受到影响，进而影响器件的击穿电压和可靠性。为此，本专利技术提出了一种结终端延伸结构，通过形成至少覆盖延伸区的场板结构，来屏蔽界面电荷，从而改善表面电场，稳定器件的击穿电压和提高器件的可靠性，所述结终端延伸结构包括第一导电类型的集电区；集电区上的第二导电类型的漂移区；漂移区上的第一导电类型的主结区以及主结区一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结终端延伸结构，其特征在于，包括：第一导电类型的集电区；集电区上的第二导电类型的漂移区；漂移区上的第一导电类型的主结区以及主结区一侧的第一导电类型的延伸区；延伸区之外的第二导电类型的截止环；以及至少部分覆盖所述主结区之外区域的叠层结构，所述叠层结构包括氧化物层和场板，所述场板为位于至少部分延伸区以及延伸区与截止环之间的至少部分区域之上的连续结构，所述场板用于屏蔽界面电荷、改善表面电场分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓丽，朱阳军，吴振兴，卢烁今，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：