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
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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