CN104934464A - 一种晶闸管芯片的结终端结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶闸管芯片的结终端结构，解决现有晶闸管单面挖槽中芯片正向耐压值低，漏电流大的问题。晶闸管单面挖槽中的电压槽的两内壁对称设置有台阶结构。该电压槽设置有两级台阶结构或三级台阶结构且其高度过P2N结伸入N区20～70um。本发明适用于所有台面结构的半导体芯片生产领域。

Description

一种晶闸管芯片的结终端结构
技术领域
本发明涉及功率半导体器件的芯片结终端结构，尤其涉及晶闸管芯片的结终端结构。
背景技术
晶闸管芯片生产制造工艺过程中，为形成良好的耐压，通常采用台面挖槽加绝缘层保护的方法实现。现有单槽工艺在挖槽后形成的形状为70～90度的喇叭口结构，这种结构所承担的耐压比较低，通常承受的峰值电压为600～1400V，同时该结构正反向耐压不对称，反向耐压高于正向耐压。原因是该结构引起空间电荷区展不宽，电场集中，导致正向耐压低，反向耐压由于是正斜角结构，电场弱，所以耐压高。亟待解决结终端结构的耐高压问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶闸管芯片的结终端结构，解决现有晶闸管芯片的结终端结构耐压值低、正反向电压严重不对称的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶闸管芯片的结终端结构，包括长基区N，短基区P1、P2，隔离墙，扩磷区N+，浓硼扩散区P+，电压槽，所述的电压槽成环形结构；所述的电压槽是耐高压、表面电场弱的电压槽结构。所述电压槽两侧壁的上沿均设置有台阶结构。
进一步的，所述电压槽侧壁的上沿至少设置有一级台阶结构。
优选的，所述电压槽侧壁的上沿设置有二级台阶结构。
本发明的有益效果：所述电压槽采用台阶结构，可以有效增大电压槽的表面积，降低了P层表面浓度，有利于空间电荷区的展宽，达到降低表面电场强度的效果，提高了工作电压和晶闸管芯片电参数的稳定性、减小了正反向耐压的差距。所述一层台阶结构耐压峰值可以达到1800～3000伏，所述两层台阶结构耐压峰值可以达到3000～4000伏。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明一级台阶结构的局部剖视图。
图3为本发明二级台阶结构的局部剖视图。
具体实施方式
实施例1：一种晶闸管芯片的结终端结构，如图1、图2所示，包括长基区N，短基区P1、P2，隔离墙2，扩磷区N+，浓硼扩散区P+，电压槽1，所述的电压槽1成环形结构；所述的电压槽1是耐高压、表面电场弱的电压槽结构。所述电压槽1的深度为过P2N结伸入长基区N20～70um。所述电压槽1的内表面设置有绝缘层3，绝缘层上设置有玻璃钝化层4。以设计的理论耐压峰值为2400V的晶闸管芯片为例：
当采用传统电压槽结构时，耐压峰值为1400V；当采用一级台阶结构时，耐压峰值可以达到1900～2200V。具体的参数为：
当所述电压槽1的底部宽度为300um，内侧壁台阶11的宽度为150um，外侧壁台阶12宽度为100um，所述台阶面与短基区P2层上表面的高度差为30um。该结构的正向耐压峰值为1900V，反向耐压峰值为2100V。
当所述电压槽1的底部宽度为300um，内侧壁台阶11的宽度为400um，外侧壁台阶12宽度为200um，所述台阶面与短基区P2层上表面的高度差为40um。该结构的正向耐压值为2200V，反向耐压峰值为2200V。
当所述电压槽1的底部宽度为300um，内侧壁台阶11的宽度为600um，外侧壁台阶12宽度为400um，所述台阶面与短基区P2层上表面的高度差为60um。该结构的正向耐压峰值为2100V，反向耐压峰值为2200V。
实施例2：
一种晶闸管芯片的结终端结构，如图1、图3所示，包括长基区N，短基区P1、P2，隔离墙2，扩磷区N+，浓硼扩散区P+，电压槽1，所述的电压槽1成环形结构；所述的电压槽1是耐高压、表面电场弱的电压槽结构。所述电压槽1的深度为过P2N结伸入长基区N20～70um。所述电压槽1的内表面设置有绝缘层3，绝缘层3上设置有玻璃钝化层4。以设计的理论耐压峰值为3500V的晶闸管芯片为例：
当采用传统电压槽结构时，耐压峰值最佳为1800V；当采用一级台阶结构时，耐压峰值最佳为2800V，当采用二级台阶结构时，具体参数为：
所述电压槽1的底层宽度为400um，内侧壁第一级台阶13宽度为200um，外侧壁第一级台阶14宽度为100um；内侧壁第二级台阶15宽度为150um，外侧壁第二级台阶16宽度为100um；所述第二级台阶15、16与短基区P2层上表面的高度差为40um，所述第一级台阶13、14与第二级台阶面15、16的高度差为5um。该结构的正向耐压值为3100V，反向耐压峰值为3200V。
所述电压槽1的底层宽度为500um，内侧壁第一级台阶13宽度为400um，外侧壁第一级台阶14宽度为200um；内侧壁第二级台阶15宽度为250um，外侧壁第二级台阶16宽度为150um；所述第二级台阶15、16与短基区P2层上表面的高度差为50um，所述第一级台阶13、14与第二级台阶15、16的高度差为10um。该结构的正向耐压值为3400V，反向耐压峰值为3500V。
所述电压槽1的底层宽度为800um，内侧壁第一级台阶13宽度为500um，外侧壁第一级台阶14宽度为300um；内侧壁第二级台阶15宽度为350um，外侧壁第二级台阶16宽度为200um；所述第二级台阶15、16与短基区P2层上表面的高度差为50um，所述第一级台阶13、14与第二级台阶15、16的高度差为20um。该结构的正向耐压值为3200V，反向耐压峰值为3400V。
通过上述数据对比分析，可以很清楚的得出，电压槽的台阶结构能够很好的提高电压槽的正向耐压峰值，使整个结终端结构的耐压峰值提高，同时，能够有效降低表面电场强度，提高晶闸管芯片的稳定性。如刻意在此基础上做简单的尺寸参数修改，均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶闸管芯片的结终端结构，包括长基区N，短基区P1、P2，隔离墙，扩磷区N+，浓硼扩散区P+，电压槽，所述的电压槽成环形结构；其特征在于：所述的电压槽是耐高压、表面电场弱的电压槽结构。
2.如权利要求1所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽两侧壁的上沿均设置有台阶结构。
3.如权利要求2所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽侧壁的上沿至少设置有一级台阶结构。
4.如权利要求3所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽侧壁的上沿设置有二级台阶结构。
5.如权利要求3所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽侧壁的上沿设置有一级台阶结构；所述电压槽的底部宽度为250～700um，内侧壁台阶的宽度为150～600um，外侧壁台阶宽度为100～400um，所述台阶面与短基区P2层上表面的高度差为30～70um。
6.如权利要求4所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽的底层宽度为400～800um，内侧壁第一级台阶宽度为150～500um，外侧壁第一级台阶宽度为100～300um；内侧壁第二级台阶宽度为100～400um，外侧壁第二级台阶宽度为100～200um；所述第二级台阶与短基区P2层上表面的高度差为40～70um，所述第一级台阶与第二级台阶的高度差为5～20um。
7.如权利要求5或6所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽的深度为过P2N结伸入长基区N20～70um。
8.如权利要求1所述的晶闸管芯片的结终端结构，其特征在于：所述电压槽的内表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有玻璃钝化层。
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