[发明专利]功率晶体管的结终端

说明书

本发明公开了一种功率晶体管的结终端，包括介质层、多个场限环组以及多个与场限环组对应的场板；场板在介质层的投影面积大于场限环组在介质层的投影面积；其中，场限环组包括主场限环和多个辅助场限环；主场限环通过介质层的接触孔与对应的场板相连，辅助场限环通过介质层与对应的场板隔离。这样，一个场板、一个主场限环和多个辅助场限环形成一个复合结构，在相同阻断电压的约束下，场板的数量更少，场板之间的间隙的数量也越少，终端暴露面积随之减少，在后续芯片工艺、封装过程以及外部环境中，尽可能的减少电荷通过这些间隙进入到介质层中，避免因为集聚的电荷过多，破坏结终端的电场分布，防止功率晶体管的耐压降低。

技术领域

本发明属于半导体功率晶体管技术领域，具体涉及一种功率晶体管的结终端。

背景技术

击穿电压是功率晶体管最重要的参数之一，它和最大电流容量一起决定了功率晶体管的额定功率。其中，绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)芯片、金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)芯片、快恢复二极管(Fast Recovery Diode，FRD)芯片的击穿电压都由一个大面积的PN结承担。而在芯片工艺中都不可避免地存在边缘PN结面弯曲效应，影响器件击穿电压的主要因素正是PN结扩散窗口区的结面弯曲引起的电场集中和界面电荷引起的表面电场集中，因为这些因素使器件实际击穿电压仅为理想情况的10～40％。因此，为了保护功率晶体管能够在高压下正常工作，通常需要在芯片边界处采用结终端保护技术，来消除结面弯曲效应的影响，减小表面电场强度，提高功率晶体管的击穿电压。

目前结终端技术主要有以下几种基本结构：场板终端技术、场限环终端技术、结终端扩展技术、横向变掺杂技术、半绝缘多晶硅等。由于和功率晶体管工艺的兼容性，在平面结终端技术中场限环和场板技术是目前功率晶体管最普遍采用的终端技术。其中，场板技术可以有效地抑制表面电荷引起的击穿，屏蔽钝化层中电荷的影响；场限环技术则对主结的分压作用具有明显的效果，同时对减缓平面结曲率效应造成的PN结击穿也非常显著。

场限环-场板复合终端技术结合了两种技术的优点，通过场限环来实现对主结的分压，提升器件的耐压。场板通过接触孔和场限环相连，电势与其底部接触的硅相同，能部分屏蔽氧化层中的电荷，降低硅表面电场。但这种符合终端结构的金属场板之间存在较大间隙，会导致后续芯片工艺、封装过程以及外部环境中引入的电荷通过这些间隙进入到介质层中，当集聚的电荷过多时，会破坏终端的电场分布，导致功率晶体管耐压降低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种功率晶体管的结终端，以解决现有技术中由于金属场板之间存在较大间隙，会导致后续芯片工艺、封装过程以及外部环境中引入的电荷通过这些间隙进入到介质层中，当集聚的电荷过多时，会破坏终端的电场分布，导致器件耐压降低的问题。

针对上述问题，本发明提供了一种功率晶体管的结终端，包括介质层、多个场限环组以及多个与所述场限环组对应的场板；

所述场板在所述介质层的投影面积大于所述场限环组在所述介质层的投影面积；

其中，所述场限环组包括主场限环和多个辅助场限环；

所述主场限环通过所述介质层的接触孔与对应的所述场板相连，所述辅助场限环通过所述介质层与对应的所述场板隔离。

进一步地，上述所述的功率晶体管的结终端中，所述主场限环在所述介质层的投影面积大于每个所述辅助场限环在所述介质层的投影面积。

进一步地，上述所述的功率晶体管的结终端中，多个所述辅助场限环的数目为2N+1；N为大于或等于1的整数；

所述主场限环与每个所述辅助场限环之间的距离相等。

进一步地，上述所述的功率晶体管的结终端中，多个所述辅助场限环的数目为2N；N为大于或等于1的整数；