专利名称：一种中高压igbt终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于大功率半导体器件技术领域，特别涉及一种中高压IGBT终端。
背景技术：
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。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。现有的终端结构包括延伸型终端和截断型终端。延伸型的如传统的场板结构、场限环(FLR)结构、场限环结合场板结构、结终端延伸结构(JTE)、横向变掺杂结构(VLD);截断型的是通过刻蚀深槽，截断曲面结或者耗尽层，影响电场分布，提高击穿电压。而对于传统的场限环(FLR)结构，其IGBT器件终端结构包括内圈的分压保护区和外圈的截止保护环。当偏压加在电极上时，随着所加偏压的增大，耗尽层沿着主结向场限环的方向向外延伸。主结和Pl场限环距离的选取为主结在雪崩击穿之前，Pl场限环穿通。这样就减小了主结附近的最大电场，偏压的继续增加由Pl环承担，直到耗尽层穿通了 P2场限环。由此可见场限环终端结构存在以下弊端:1、场限环的间距、结深、场限环的宽度及场限环的个数都会影响到IGBT器件的击穿电压的大小，设计时考虑因素复杂。尤其是对于高压IGBT，场限环的个数较多，这样考虑的因素就更为复杂。
2、对于高压IGBT，随着所采用的衬底电阻率的增大，漂移区内耗尽层向纵向方向和远离主结的方向扩展得更多，这样终端结构占芯片总面积比重较大，芯片制造成本高。而对于截断型终端，需要在终端区域刻蚀深槽，来截断耗尽层以影响表面电场分布，优点在于所占芯片较小，节省成本；但是弊端在于，对于高压IGBT，纵向耗尽层深度较深，这样所刻蚀的槽比较深，工艺上困难很大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种中高压IGBT终端，解决了现有技术中IGBT终端占芯片面积大、成本高和制作沟槽工艺复杂的技术问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种中高压IGBT终端，包括主结、场限环、截止保护环、场板和沟槽；其中，所述主结、所述场限环和所述截止保护环均在N-漂移区内，从所述主结向所述截止保护环的方向，依次有所述场限环和所述沟槽，在所述主结、所述场限环和/或所述截止保护环上有多个不连续的所述场板，所述沟槽截断所述沟槽所在处的耗尽层，所述耗尽层在所述IGBT终端上。进一步地，所述沟槽的槽深大于所述沟槽所在处的耗尽层深度。[0011]进一步地，所述沟槽的槽壁和沟槽的槽底均有P-区，在所述的沟槽里面填充有SiO2或低介电常数绝缘介质。进一步地，所述P-区的厚度为2 μ m。进一步地，所述场板包括氧化层和金属场板，所述氧化层位于所述IGBT终端的上表面，所述金属场板位于所述氧化层上。进一步地，所述场板包括氧化层和半绝缘多晶硅场板，所述氧化层位于所述IGBT终端的上表面，所述半绝缘多晶硅场板位于所述氧化层上。本实用新型提供的一种中高压IGBT终端，一方面使耗尽层在远离主结方向延伸，提高了器件的耐压；另一方面使耗尽层向表面靠近，减小了耗尽层纵向的深度，这就为截断型终端提供了方便，它减小了刻蚀的槽的深度，在工艺上大大降低了难度。既能满足实现高电压，又能减小面积，降低成本。
图1是本实用新型实施例提供的中高压IGBT终端结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型实施例提供的一种中高压IGBT终端，包括主结104、场限环103、截止保护环102、场板107和沟槽108 ;其中，主结104、场限环103和截止保护环102均在N-漂移区内，从主结104向截止保护环102的方向，依次有场限环103和沟槽108，在主结104、场限环103和/或截止保护环102上有多个不连续的场板107，沟槽108截断沟槽所在处的耗尽层，该耗尽层在IGBT终端上。其中，沟槽的槽深大于沟槽所在处的IGBT终端的耗尽层深度，沟槽的槽壁和沟槽的槽底通过倾斜离子注入形成很薄的P-区，P-区的厚度为2 μ m左右，如同形成一个纵向的JTE结构，在沟槽里面填充SiO2或低介电常数绝缘介质。由于沟槽区可以比硅材料承受更大的峰值电场，因此可以大大提高器件击穿电压。同时减小了终端所占芯片面积，降低了成本。其中，该场板包括氧化层和金属场板，氧化层位于IGBT终端的上表面,金属场板位于氧化层上；或者，该场板包括氧化层和半绝缘多晶硅场板，氧化层位于IGBT终端的上表面，半绝缘多晶硅场板位于氧化层上。上述场板结构可以屏蔽界面电荷的影响，改善表面电场，同时起到钝化作用，在保证IGBT器件高击穿电压的同时，提高了器件的可靠性。本实施例1GBT终端的耐压在2500V及其以上，将传统的场限环结合场板终端结构与截断型终端结构相结合起来，从主结向截止保护环的方向，先是采用几个场限环结合场板的终端结构，一方面使耗尽层向远离主结方向延伸，提高了器件的耐压；另一方面使耗尽层向表面靠近，减小了耗尽层纵向的深度，这就为截断型终端提供了方便，它减小了刻蚀的槽的深度，在工艺上大大降低了难度。在场限环终端结构之后，就是截断型终端的沟槽结构，在沟槽壁和槽底通过倾斜离子注入形成很薄的P-区，如同形成一个纵向的JTE结构。再在沟槽结构中填充SiO2或低介电常数绝缘介质，槽区可以比硅材料承受更大的峰值电场，因此可以大大提高器件击穿电压。同时减小了终端所占芯片面积，降低了成本。综上所述，本 实用新型实施例提供的一种新型中高压IGBT终端，避免了高压IGBT单纯使用场限环终端结构的缺点(由于场限环个数多，造成设计时考虑的因素众多和复杂，比如环间距、结深、环宽、每个场限环上场板长度、及场板见的间距等等；同时终端所占芯片面积大，制造成本高)，以及单纯使用截断型终端的弊端(高压IGBT纵向耗尽层深度较深，刻蚀的槽深比较深，工艺难度大)，不仅实现了器件高的击穿电压，提高可靠性；而且缩小了终端保护区的面积，降低了芯片制造成本。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应 涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种中高压IGBT终端，其特征在于，包括主结、场限环、截止保护环、场板和沟槽；其中，所述主结、所述场限环和所述截止保护环均在N-漂移区内，从所述主结向所述截止保护环的方向，依次有所述场限环和所述沟槽，在所述主结、所述场限环和/或所述截止保护环上有多个不连续的所述场板，所述沟槽截断所述沟槽所在处的耗尽层，所述耗尽层在所述IGBT终端上。
2.根据权利要求1所述的中高压IGBT终端，其特征在于，所述沟槽的槽深大于所述沟槽所在处的耗尽层深度。
3.根据权利要求2所述的中高压IGBT终端，其特征在于，所述沟槽的槽壁和沟槽的槽底均有P-区，在所述沟槽里填充有SiO2或低介电常数绝缘介质。
4.根据权利要求3所述的中高压IGBT终端，其特征在于，所述P-区的厚度为2μ m。
5.根据权利要求1所述的中高压IGBT终端，其特征在于，所述场板包括氧化层和金属场板，所述氧化层位于所述IGBT终端的上表面，所述金属场板位于所述氧化层上。
6.根据权利要求1所述的中高压IGBT终端，其特征在于，所述场板包括氧化层和半绝缘多晶硅场板，所述氧化层位于所述IGBT终端的上表面，所述半绝缘多晶硅场板位于所述氧化 层上。
专利摘要本实用新型公开了一种中高压IGBT终端，属于大功率半导体器件技术领域。该终端包括主结、场限环、截止保护环、场板和沟槽；主结、场限环、截止保护环均在N-漂移区内，从主结向截止保护环的方向，依次有场限环和沟槽，在主结、场限环和/或截止保护环上有多个不连续的场板，沟槽截断沟槽所在处的IGBT终端的耗尽层。本实用新型结合了传统场限环终端和截断型终端的优点，一方面使耗尽层在远离主结方向延伸，提高了器件的耐压；另一方面使耗尽层向表面靠近，减小了耗尽层纵向的深度，这就为截断型终端提供了方便，它减小了刻蚀沟槽的深度，在工艺上大大降低了难度。
文档编号H01L29/06GK203134805SQ20132012192
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月18日 优先权日2012年11月23日
发明者田晓丽, 朱阳军, 卢烁今, 吴振兴 申请人:中国科学院微电子研究所, 上海联星电子有限公司, 江苏中科君芯科技有限公司