CN105514154B - 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法 - Google Patents

改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105514154B
CN105514154B CN201410488173.2A CN201410488173A CN105514154B CN 105514154 B CN105514154 B CN 105514154B CN 201410488173 A CN201410488173 A CN 201410488173A CN 105514154 B CN105514154 B CN 105514154B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum lead
grid
region
terminal
lead region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410488173.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105514154A (zh
Inventor
何敏
赵哿
金锐
刘江
王耀华
高明超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Smart Grid Research Institute of SGCC
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Smart Grid Research Institute of SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd, Smart Grid Research Institute of SGCC filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201410488173.2A priority Critical patent/CN105514154B/zh
Publication of CN105514154A publication Critical patent/CN105514154A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105514154B publication Critical patent/CN105514154B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件及制造方法,包括发射极铝引线区域、栅铝引线区域、有源区、终端P型场限环、场氧化层、栅Bus区域和终端区域。所述栅铝引线区域位于器件边角位置,发射极铝引线区域位于有源区,栅Bus区域包围着有源区,所述终端区位于栅Bus区域外围。本发明通过改进传统的发射极与第一条金属场板、第一条栅极场板连接结构设计,使得IGBT器件在有源区与终端连接区场强均匀性得以改善,使IGBT器件整体场强的均匀性更好。本发明改善了IGBT的有源区与终端连接区场强均匀性,保证了栅铝引线区域铝引线完整性,提高了栅极电压的传输,从而提高了IGBT开关速度,减小开关损耗。

Description

改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件及制造方法
技术领域
本发明涉及一种IGBT器件及其制造方法,具体讲涉及一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件及制造方法。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管,是在MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)和GTR(电力晶体管)基础上发展起来的一种新型复合功率器件,它既具有MOSFET易于驱动、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点,又具有双极型晶体管的导通电压低、通态电流大、电流处理能力强等优点。广泛应用于电磁炉、汽车电子、变频器、电力系统、电焊机、开关电源等电路,对IGBT的可靠性和开关速度提出了非常高的要求。
如图1所示,现有技术的IGBT结构中,为了保证IGBT工作时发射极铝引线区域01与终端保护环第一条金属场板05保证同电位,通过铝连线10将发射极铝引线区域01与终端保护环第一条金属场板05连接。
现有技术的发射极铝引线区域01与终端保护环第一条金属场板05的连接是铝连线10连接的,这种铝线连接方式,导致铝线区域的有源区08与终端07连接区场强偏大,IGBT有源区08与终端07连接区场强不一致,容易在场强偏大区域发生动态雪崩,从而降低了IGBT的可靠性,且栅铝引线区域铝引线03被铝连线10分割开,IGBT栅极电压的传输速度降低了,导致IGBT的开关速度变慢。
因此,需要提供一种改善IGBT有源区与终端连接区场强均匀性的技术方案。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件及制造方法,与传统的IGBT器件结构相比,本发明改善了IGBT的有源区与终端连接区场强均匀性,从而优化了IGBT在有源区与终端连接区抗动态雪崩能力,增强了IGBT器件的可靠性。本发明保证了栅铝引线区域铝引线完整性,提高了栅极电压的传输,从而提高了IGBT开关速度,减小了开关损耗。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
本发明提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件,所述IGBT器件包括发射极铝引线区域、栅铝引线区域、有源区、终端P型场环区、栅铝引线区域铝引线和终端区;其改进之处在于,所述栅铝引线区域位于IGBT器件边角位置,所述发射极铝引线区域位于有源区,所述栅铝引线区域铝引线包围着有源区,所述终端区位于栅铝引线区域铝引线外围;所述发射极铝引线区域与终端保护环中的一条金属场板以及其中的一条栅极场板均通过终端P型场限环相连;
所述栅铝引线区域铝引线设置在IGBT器件的金属层。
进一步地,所述栅铝引线区域铝引线为连通的闭合回线。
进一步地,所述终端保护环中的所述一条金属场板、所述一条栅极场板以及终端P型场限环通过同一个接触孔相连。
本发明提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件,所述IGBT器件包括位于器件中心位置的栅铝引线区域,在所述栅铝引线区域四周分别对称设有发射极铝引线区域,其改进之处在于,所述发射极铝引线区域位于有源区,所述栅铝引线区域铝引线包围着有源区,所述终端区位于栅铝引线区域铝引线外围;所述发射极铝引线区域与终端保护环的所述一条金属场板以及所述一条栅极场板均通过终端P型场限环相连;
所述栅铝引线区域铝引线设置在IGBT器件的金属层。
进一步地,所述栅铝引线区域铝引线为连通的闭合回线。
进一步地,所述终端保护环的所述一条金属场板、所述一条栅极场板以及终端P型场限环通过同一个接触孔相连。
本发明还提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件的制造方法,其改进之处在于,所述方法包括下述步骤:
(1)在均匀掺杂的N型衬底生长一层薄的氧化层作为阻挡层,经过涂胶、曝光、显影以及去胶工序后,刻出终端区场限环终端P型场限环掺杂的窗口,使用离子注入法进行终端P型场限环掺杂;
(2)制造IGBT器件的场氧化层:用950℃~1200℃高温氧化的方法,在N型衬底表面生长一层1~2μm厚的氧化层,用场氧化层光刻版,经过涂胶、曝光、显影、氧化膜刻蚀以及去胶工序形成场氧化层;
(3)制造IGBT器件多晶硅层:用淀积多晶硅和多晶硅光刻版,经过涂胶、曝光、显影、多晶硅刻蚀以及去胶工序形成多晶硅层,同时形成一条栅极场板;
(4)制造IGBT器件的接触孔:用多晶硅层自对准,注入形成P阱,P+引出和N+引出区域;再淀积介质层,利用接触孔光刻版,经涂胶、曝光、显影、孔刻蚀以及去胶工序形成接触孔;
(5)制造IGBT器件的金属层:用淀积金属层和金属层光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶工序形成栅铝引线区域铝引线的金属层;
(6)制造IGBT器件的栅铝引线区域和发射极铝引线区域:钝化膜淀积和PAD层次光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶工序形成栅铝引线区域和发射极铝引线区域。
进一步地,所述步骤(1)中,所述终端P型场限环掺杂掺入的离子为硼离子。
与现有技术比,本发明达到的有益效果是:
与传统的IGBT器件结构相比,本发明改善了IGBT的有源区与终端连接区场强均匀性,从而优化了IGBT在有源区与终端连接区抗动态雪崩能力,增强了IGBT器件的可靠性。本发明保证了栅铝引线区域铝引线完整性,提高了栅极电压的传输,从而提高了IGBT开关速度,减小了开关损耗,具体为:
(一)发射极铝引线区域01与终端保护环第一条金属场板05、第一条栅极场板04四处都是通过终端P型场限环06相连接,没有通过特殊的铝连线相连,改善了IGBT有源区08与终端07连接区处场强均匀性,从而提高了IGBT在该处抗动态雪崩能力。
(二)栅铝引线区域铝引线03没有被分割开,栅极电压可通过栅铝引线区域铝引线03快速传输到发射极铝引线区域01四周,然后由四边同时快速传输到每个发射极铝引线区域01内的元胞上,提高IGBT开关速度,从而减小了开关损耗。
(三)终端保护环的一条金属场板05、一条栅极场板04以及终端P型场限环06通过同一个接触孔09相连,有利于减小终端区尺寸。
(四)此发明IGBT新结构实现简单,不增加任何工艺步骤,以满足IGBT高频应用领域。
附图说明
图1是IGBT传统结构简单示意图;
图2本发明提供的IGBT器件新型结构简单示意图;
图3本发明提供的IGBT新型结构沿着图2中虚线AB方向截面图;
图4本发明提供的形成终端区场限环终端P型场限环示意图;
图5本发明提供的形成场氧化层的示意图;
图6本发明提供的形成多晶硅层的示意图;
图7本发明提供的淀积介质层和形成接触孔的示意图;
图8本发明提供的形成金属铝连线的示意图;
图9本发明提供的栅铝引线区域位于中间IGBT新型结构简单示意图;
其中,01是发射极铝引线区域;02是栅铝引线区域;03是栅铝引线区域铝引线;04是一条栅极场板;05是一条金属场板;06是终端P型场限环;07是终端区域;08是有源区;09是接触孔;10是铝连线;11是多晶硅层;12是衬底;13是场氧化层;14是介质层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
下面对技术术语做详细解释:
铝引线区域:在芯片的钝化层上开的窗口,封装时在上面焊接金属丝,与管脚相连,将电位引出。具体有栅铝引线区域和发射极铝引线区域。
栅铝引线区域:为了保证边缘元胞同时开启或关断,通常用金属环将边缘元胞包围,再通过多晶硅传输栅极电位。
有源区:硅片作有源器件的区域。对于IGBT器件,主要指元胞区域。
终端P型场限环:是由P型杂质掺杂形成的区域。
本发明提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件,如图2所示,包括发射极铝引线区域01、栅铝引线区域02、有源区08、终端P型场限环06、场氧化层13、栅铝引线区域铝引线03和终端区07。所述栅铝引线区域02位于器件边角位置,发射极铝引线区域01位于有源区08,栅铝引线区域铝引线03包围着有源区08,所述终端区07位于栅铝引线区域铝引线03外围。发射极铝引线区域01与终端保护环一条金属场板05没有通过特殊的铝连线相连,栅铝引线区域铝引线03没有被分割开,如图2所示。
发射极铝引线区域01与终端保护环的一条金属场板05、一条栅极场板04通过终端P型场限环06和接触孔09相连,如图3所示。
终端保护环一条金属场板05、一条栅极场板04以及终端P型场限环06通过同一个接触孔09相连。如图3中左侧部分所示。
本发明同样适用栅铝引线区域位于器件中间的IGBT,如图9所示,IGBT器件包括位于器件中心位置的栅铝引线区域,在所述栅铝引线区域四周分别对称设有发射极铝引线区域,其特征在于,所述发射极铝引线区域位于有源区,所述栅铝引线区域铝引线包围着有源区,所述终端区位于栅铝引线区域铝引线外围;所述发射极铝引线区域与终端保护环的一条金属场板以及一条栅极场板均通过终端P型场限环相连;所述栅铝引线区域铝引线设置在IGBT器件的金属层。栅铝引线区域铝引线03为连通的闭合回线。终端保护环的一条金属场板05、一条栅极场板04以及终端P型场限环06通过同一个接触孔09相连。
由于IGBT发射极铝引线区域01与终端保护环一条金属场板05、一条栅极场板04四处都是通过相同的方式连接,没有通过特殊的铝连线相连,改善了IGBT有源区08与终端07连接区处场强均匀性,从而提高了IGBT在该处抗动态雪崩能力。同时,由于栅铝引线区域铝引线03没有被分割开,栅极电压可通过栅铝引线区域铝引线03快速传输到发射极铝引线区域01四周,然后由四边同时快速传输到每个发射极铝引线区域01内的元胞上,提高IGBT开关速度,从而减小了开关损耗。
本发明还提供一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件的制造方法,包括下述步骤:
以图2中虚线AB方向截面图生成过程为例:
(1)在均匀掺杂的N型衬底12生长一层薄的氧化层作为阻挡层,经过涂胶、曝光、显影以及去胶等工序后,刻出终端区场限环终端P型场限环06掺杂的窗口,使用离子注入的方法进行终端P型场限环掺杂。所述终端P型场限环掺杂掺入的离子为硼离子。如图4所示。
(2)制造IGBT器件的场氧化层13:使用950℃~1200℃高温氧化的方法,在N型衬底表面生长一层1~2μm厚的氧化层,利用场氧化层光刻版,经过涂胶、曝光、显影、氧化膜刻蚀以及去胶等工序后,形成场氧化层13区域。如图5所示。
(3)制造IGBT器件的多晶硅层11:通过淀积多晶硅,利用多晶硅光刻版,经过涂胶、曝光、显影、多晶硅刻蚀以及去胶等工序后,形成多晶硅层11,同时也形成了第一条栅极场板04。如图6所示。
(4)制造IGBT器件的接触孔09:利用多晶硅层11自对准,注入形成P阱,P+引出和N+引出区域。再淀积介质层14,利用接触孔光刻版,经过涂胶、曝光、显影、孔刻蚀以及去胶等工序后,形成接触孔09。如图7所示。
(5)制造IGBT器件的金属层:然后通过金属淀积,利用金属层光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶等工序后,形成金属层。最终图形如图8所示。
(6)制造IGBT器件的栅铝引线区域和发射极铝引线区域:最后通过钝化膜淀积,利用PAD层次光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶等工序后,形成栅铝引线区域,发射极铝引线区域。
本发明通过改进传统的发射极与一条金属场板、一条栅极场板连接结构设计,使得IGBT器件在有源区与终端连接区场强均匀性得以改善,从而使IGBT器件整体场强的均匀性更好。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的权利要求保护范围当中。

Claims (4)

1.一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件,所述IGBT器件包括发射极铝引线区域、栅铝引线区域、有源区、终端P型场环区、栅铝引线区域铝引线和终端区;其特征在于,所述栅铝引线区域位于IGBT器件边角位置,所述发射极铝引线区域位于有源区,所述栅铝引线区域铝引线包围着有源区,所述终端区位于栅铝引线区域铝引线外围;所述发射极铝引线区域与终端保护环的第一条金属场板以及第一条栅极场板均通过终端P型场限环相连;
所述栅铝引线区域铝引线设置在IGBT器件的金属层;
所述栅铝引线区域铝引线为连通的闭合回线;
所述终端保护环第一条金属场板、第一条栅极场板以及终端P型场限环通过同一个接触孔相连。
2.一种如权利要求1所述的改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件,所述IGBT器件包括位于器件中心位置的栅铝引线区域,在所述栅铝引线区域四周分别对称设有发射极铝引线区域,其特征在于,所述发射极铝引线区域位于有源区,所述栅铝引线区域铝引线包围着有源区,所述终端区位于栅铝引线区域铝引线外围;所述发射极铝引线区域与终端保护环的第一条金属场板以及第一条栅极场板均通过终端P型场限环相连;
所述栅铝引线区域铝引线设置在IGBT器件的金属层;
所述栅铝引线区域铝引线为连通的闭合回线;
所述终端保护环第一条金属场板、第一条栅极场板以及终端P型场限环通过同一个接触孔相连。
3.一种如权利要求1-2中任一项所述的改善有源区与终端连接区场强均匀性的IGBT器件的制造方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:
(1)在均匀掺杂的N型衬底生长一层薄的氧化层作为阻挡层,经过涂胶、曝光、显影以及去胶工序后,刻出终端区场限环终端P型场限环掺杂的窗口,使用离子注入的方法进行终端P型场限环掺杂;
(2)制造IGBT器件的场氧化层:使用950℃~1200℃高温氧化的方法,在N型衬底表面生长一层1~2μm厚的氧化层,利用场氧化层光刻版,经过涂胶、曝光、显影、氧化膜刻蚀以及去胶工序后,形成场氧化层;
(3)制造IGBT器件的多晶硅层:通过淀积多晶硅,利用多晶硅光刻版,经过涂胶、曝光、显影、多晶硅刻蚀以及去胶工序后,形成多晶硅层,同时形成第一条栅极场板;
(4)制造IGBT器件的接触孔:利用多晶硅层自对准,注入形成P阱,P+引出和N+引出区域;再淀积介质层,利用接触孔光刻版,经过涂胶、曝光、显影、孔刻蚀以及去胶工序后,形成接触孔;
(5)制造IGBT器件的金属层:通过淀积金属层,利用金属层光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶工序后,形成栅铝引线区域铝引线的金属层;
(6)制造IGBT器件的栅铝引线区域和发射极铝引线区域:通过钝化膜淀积,利用PAD层次光刻版,经过光刻、腐蚀及去胶工序后,形成栅铝引线区域和发射极铝引线区域。
4.如权利要求3所述的的制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述终端P型场限环掺杂掺入的离子为硼离子。
CN201410488173.2A 2014-09-22 2014-09-22 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法 Active CN105514154B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410488173.2A CN105514154B (zh) 2014-09-22 2014-09-22 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410488173.2A CN105514154B (zh) 2014-09-22 2014-09-22 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105514154A CN105514154A (zh) 2016-04-20
CN105514154B true CN105514154B (zh) 2019-04-05

Family

ID=55721992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410488173.2A Active CN105514154B (zh) 2014-09-22 2014-09-22 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105514154B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116779645B (zh) * 2023-07-03 2024-03-29 上海陆芯电子科技有限公司 一种功率器件结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203134806U (zh) * 2012-11-23 2013-08-14 中国科学院微电子研究所 一种有源区金属与终端区形成电连接的版图
CN103579322A (zh) * 2013-11-13 2014-02-12 国家电网公司 一种增强开关速度和开关均匀性的igbt器件及其制造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3505461B2 (ja) * 2000-03-03 2004-03-08 三洋電機株式会社 絶縁ゲート型半導体装置
DE112009005320B4 (de) * 2009-10-14 2024-02-22 Mitsubishi Electric Corporation Leistungshalbleiterbauteil und zugehöriges Verfahren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203134806U (zh) * 2012-11-23 2013-08-14 中国科学院微电子研究所 一种有源区金属与终端区形成电连接的版图
CN103579322A (zh) * 2013-11-13 2014-02-12 国家电网公司 一种增强开关速度和开关均匀性的igbt器件及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105514154A (zh) 2016-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11854926B2 (en) Semiconductor device with a passivation layer and method for producing thereof
CN106876485B (zh) 一种集成肖特基二极管的SiC双沟槽型MOSFET器件及其制备方法
CN102893380B (zh) 不对称外延生长及其应用
CN103579322B (zh) 一种增强开关速度和开关均匀性的igbt器件及其制造方法
CN105679816A (zh) 一种沟槽栅电荷存储型igbt及其制造方法
CN209592046U (zh) 一种增强型半导体晶体管
CN104810283A (zh) 一种适用于压接式封装的igbt芯片制造方法
CN104795445A (zh) 一种低损耗的超结功率器件及其制造方法
CN102623495A (zh) 一种多掺杂口袋结构的隧穿场效应晶体管及其制备方法
CN105789291A (zh) 一种双分裂沟槽栅电荷存储型igbt及其制造方法
CN103745996A (zh) 带有部分绝缘埋层的横向功率器件及制作方法
CN105514154B (zh) 改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件及制造方法
CN110459541A (zh) 一种平面互补型隧穿场效应晶体管反相器
CN106098561A (zh) 一种mosfet器件的制造方法及其器件
WO2019242101A1 (zh) 氧化镓垂直结构半导体电子器件及其制作方法
WO2015014289A1 (zh) 绝缘栅双极型晶体管的制造方法
CN108091695A (zh) 垂直双扩散场效应晶体管及其制作方法
CN108258040A (zh) 具有宽带隙半导体衬底材料的绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN102916047B (zh) 一种利用埋氧腐蚀技术的soi体接触结构及形成方法
CN204067368U (zh) 一种改善有源区与终端连接区场强均匀性的igbt器件
CN115101476B (zh) 一种提高电流能力的对称碳化硅mosfet的制造方法
CN113224135B (zh) 一种高雪崩耐量的屏蔽栅mosfet器件及其制作方法
CN103855089A (zh) 逆导型绝缘栅双极晶体管及其制作方法
CN102903757B (zh) 一种利用侧墙工艺的soi mosfet体接触形成方法
CN116314309B (zh) 逆导型igbt器件的背面栅结构及其加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant