一种高压器件的保护环结构及其制造方法技术

本发明专利技术揭示了一种高压半导体功率器件中的保护环结构以及制造方法。该保护环结构包括间断的氧化层、N型单晶硅衬底、金属场板、器件区、多个P+型注入扩散环和等位环，还包括零偏压下完全耗尽的N型注入扩散环和零偏压下完全耗尽的P型注入扩散环，N型注入扩散环嵌于P+型注入扩散环的环内，以提供正电荷；以及P型注入扩散环，嵌于N型单晶硅衬底中，位于两个P+型注入扩散环或P+型注入扩散环和等位环之间，且在金属场板的外侧，以提供负电荷，从而产生一个指向外侧且方向与表面电场相反的电场。因此，在相同的耐压值的情况下，本发明专利技术的保护环结构，不仅减少了扩散环的数目，同时，也减低了在氧化工艺中的正电荷对击穿电压的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高压器件的保护环结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种高压半导体功率器件中的保护环结构以及制造方法。
技术介绍
随着石油煤炭储备不停地减少，而人类的能源消耗却不断增加，节能成为二十一世纪人类的共识。据美国能源部估计，有三分之二的电力被用在马达驱动上。而主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用等功率器件，绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)和与之配套的快恢复二极管（简称FRD），可以使马达驱动节能20％～30％。可以预计，功率器件会在未来快速增长。半导体功率器件的结构离不开PN结（PNjunction）。采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。然而，扩散形成的PN结结深一般为几个微米，其曲率会导致电场集中，使击穿电压远比平面结的低。如平面结耐压超过1200V的器件，如使用5微米深的结，其曲率会导致电场集中使击穿电压低于400V，远低于平面结的击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压器件的保护环结构，其包括：N型单晶硅衬底(3)，在其表面上具有间断的氧化层（1）；金属场板（2），其部分覆盖在露出的所述N型单晶硅衬底(3)的表面和氧化层（1）上，器件区（9），嵌于N型单晶硅衬底(3)中；多个P+型注入扩散环（5），嵌于所述N型单晶硅衬底(3)中，其中，紧邻所述器件区（9）的P+型注入扩散环（5）为零环，且以所述器件区（9）为中间区域环绕分布，在所述器件区（9）工作时接零；其他P+型注入扩散环（5），在所述器件区（9）工作时悬浮，且以零环为中间区域，一环环绕于另一个环的外圈；等位环（4），嵌于所述N型单晶硅衬底(3)中，且环绕于所述多个P+型注入扩散环（5）的外围；其...

【技术特征摘要】
1.一种高压器件的保护环结构，其包括：N型单晶硅衬底(3)，在其表面上具有间断的氧化层(1)；金属场板(2)，其部分覆盖在露出的所述N型单晶硅衬底(3)的表面和氧化层(1)上，器件区(9)，嵌于N型单晶硅衬底(3)中；多个P+型注入扩散环(5)，嵌于所述N型单晶硅衬底(3)中，其中，紧邻所述器件区(9)的P+型注入扩散环(5)为零环，且以所述器件区(9)为中间区域环绕分布，在所述器件区(9)工作时接地；其他P+型注入扩散环(5)，在所述器件区(9)工作时悬浮，且以零环为中间区域，一环环绕于另一个环的外圈；等位环(4)，嵌于所述N型单晶硅衬底(3)中，且环绕于所述多个P+型注入扩散环(5)的外围；其特征在于：零偏压下完全耗尽的N型注入扩散环(6)，嵌于所述P+型注入扩散环(5)的环内，以提供正电荷；以及零偏压下完全耗尽的P型注入扩散环(7)，嵌于N型单晶硅衬底(3)中，位于两个所述P+型注入扩散环(5)或所述P+型注入扩散环(5)和所述等位环(4)之间，且在所述金属场板(2)的外侧，以提供负电荷，从而产生一个指向外侧且方向与表面电场相反的电场。2.根据权利要求1所述的保护环结构，其特征在于，所述N型注入扩散环(6)位于所述P+型注入扩散环(5)内且靠近环外侧边界。3.根据权利要求2所述的保护环结构，其特征在于，所述N型注入扩散环(6)的底边与所述P+型注入扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德明，周伟，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：