耗盡型終端保護結構的製作方法

2023-05-28 16:51:01

專利名稱：耗盡型終端保護結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護結構，尤其涉及一種用於保護功率集成電路或功率器件的耗盡型終端保護結構。
背景技術：
終端結構是功率器件和功率集成電路中最核心的技術之一，終端結構的優劣直接影響到功率器件和功率集成電路最高工作電壓，漏電流大小，以及可靠性和穩定性。
圖5給出了傳統的功率器件和功率集成電路終端結構。該結構主要包括以下幾個部分(1)重摻雜P型阱，(2)多晶場板結構，(3)N+型截至環。在實際應用中，通過在晶片的四周製作了若干個重摻雜P型阱，並調節P型阱的寬度和間距，和輔助P型阱上的場板結構，來實現耐壓和提高可靠性的目的。
傳統結構在功率器件中得到普遍應用，然而有些應用場合，傳統結構會受到成本的限制，因為傳統結構一般面積比較大。
本發明的耗盡型終端結構，使用輕摻雜P型阱替代傳統結構的重摻雜P型阱，能夠有效減小終端結構面積30％以上，並且性能上還有提高，因此本發明的耗盡型終端結構是功率器件和功率集成電路的一種較好選擇。

發明內容
本發明提供一種能夠降低製作成本和製造難度並能提高保護效果的耗盡型終端保護結構，本發明有助於提高耐壓效果和可靠性。
本發明採用如下技術方案一種用於保護功率集成電路或功率器件的耗盡型終端保護結構，包括重摻雜N型襯底，在重摻雜N型襯底上設有輕摻雜N型外延，在輕摻雜N型外延上設有重摻雜N型截止環及用於設置功率集成電路或功率器件原胞的腔體，在輕摻雜N型外延的重摻雜N型截止環及原胞腔體以外的區域上方設有場氧化層，在場氧化層上方設有多晶場板，在場氧化層、重摻雜N型截止環及多晶場板上覆有介質層，在重摻雜N型截止環及多晶場板上分別連接有金屬引線，在輕摻雜N型外延上設有接零電位的輕摻雜P型阱，該輕摻雜P型阱位於場氧化層的下面且位於重摻雜N型截止環與原胞腔體之間。
與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)新型耗盡型終端結構比傳統終端結構的短30％以上。由於終端結構位於晶片的最外圍，自身面積一般較大，因此新型耗盡型終端結構能夠有效節約晶片面積，降低成本。
(2)耗盡型終端結構對工藝偏差的冗餘度較大，因為輕摻雜P型阱接零電位，與被保護部分的零電位相連，在襯底上加高電位時，輕摻雜P型阱會逐漸耗盡，從而達到耐壓效果，在該結構中，阱的誤差對保護效果影響非常小。而傳統終端結構中，耐壓效果與多晶場板的尺寸或位置，以及重摻雜P型阱本身的間距之間非常敏感，工藝偏差對終端結構效果影響較大。
(3)耗盡型終端結構可以有效增大功率集成電路或功率器件寄生二極體面積，由於寄生二極體尺寸大小，與晶片可靠性密切相關，所以新型耗盡型終端結構有利於對晶片的保護。
(4)在耗盡型終端結構中，零電位多晶場板能夠使輕摻雜P型阱在耗盡的時候電勢線分布更加均勻，能夠輔助輕摻雜P型阱提高耐壓效果和可靠性。根據具體的應用場合，場板延伸到輕摻雜P型阱的長度需要調整。由於場板是零電位的，不是傳統結構中的浮置場板，抗幹擾方面會比較好。
(5)耗盡型終端結構中重摻雜N型截止環能夠起到收集晶片邊緣電勢線，提高耐壓。


圖1是耗盡型終端結構主視圖。
圖2是耗盡型終端結構俯視圖。
圖3是耗盡型終端結構用於保護縱嚮導電功率器件原胞示意圖。
圖4是耗盡型終端結構用於保護控制電路用P型阱示意圖。
圖5是傳統終端結構。
具體實施例方式
一種用於保護功率集成電路或功率器件的耗盡型終端保護結構，包括重摻雜N型襯底1，在重摻雜N型襯底1上設有輕摻雜N型外延2，在輕摻雜N型外延2上設有重摻雜N型截止環3及用於設置功率集成電路或功率器件原胞的腔體5，在輕摻雜N型外延2的重摻雜N型截止環3及原胞腔體5以外的區域上方設有場氧化層6，在場氧化層6上方設有多晶場板7，在場氧化層6、重摻雜N型截止環3及多晶場板7上覆有介質層8，在重摻雜N型截止環3及多晶場板7上分別連接有金屬引線9、10，在輕摻雜N型外延2上設有接零電位的輕摻雜P型阱4，該輕摻雜P型阱4位於場氧化層6的下面且位於重摻雜N型截止環3與原胞腔體5之間。在場氧化層6上方設置1個多晶場板7。上述接零電位的輕摻雜P型阱4的實施方式可以是將輕摻雜P型阱4與原胞腔體連接，使他們同電位。當本發明在原胞腔體5中設置功率器件原胞時，本發明是一種用於保護功率器件的耗盡型終端保護結構(參照圖3)；當本發明在原胞腔體5中設置功率集成電路時，本發明是一種用於保護功率集成電路的耗盡型終端保護結構(參照圖4)。
權利要求
1.一種用於保護功率集成電路或功率器件的耗盡型終端保護結構，包括重摻雜N型襯底(1)，在重摻雜N型襯底(1)上設有輕摻雜N型外延(2)，在輕摻雜N型外延(2)上設有重摻雜N型截止環(3)及用於設置功率集成電路或功率器件原胞的腔體(5)，在輕摻雜N型外延(2)的重摻雜N型截止環(3)及原胞腔體(5)以外的區域上方設有場氧化層(6)，在場氧化層(6)上方設有多晶場板(7)，在場氧化層(6)、重摻雜N型截止環(3)及多晶場板(7)上覆有介質層(8)，在重摻雜N型截止環(3)及多晶場板(7)上分別連接有金屬引線(9、10)，其特徵在於在輕摻雜N型外延(2)上設有接零電位的輕摻雜P型阱(4)，該輕摻雜P型阱(4)位於場氧化層(6)的下面且位於重摻雜N型截止環(3)與原胞腔體(5)之間。
2.根據權利要求1所述的耗盡型終端保護結構，其特徵在於在場氧化層(6)上方設置1個多晶場板(7)。
全文摘要
一種用於保護功率集成電路或功率器件的耗盡型終端保護結構，包括重摻雜N型襯底，在重摻雜N型襯底上設有輕摻雜N型外延，在輕摻雜N型外延上設有重摻雜N型截止環及用於設置功率集成電路或功率器件原胞的腔體，在輕摻雜N型外延的重摻雜N型截止環及原胞腔體以外的區域上方設有場氧化層，在場氧化層上方設有多晶場板，在場氧化層、重摻雜N型截止環及多晶場板上覆有介質層，在重摻雜N型截止環及多晶場板上分別連接有金屬引線，輕摻雜N型外延上設有接零電位的輕摻雜P型阱，該輕摻雜P型阱位於場氧化層的下面且位於重摻雜N型截止環與原胞腔體之間。
文檔編號H01L23/58GK1929126SQ200610096438
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月26日 優先權日2006年9月26日
發明者易揚波, 李海松 申請人:無錫博創微電子有限公司