專利名稱：能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溝槽型絕緣柵場效應管，具體涉及一種能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構。
背景技術：
現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管(IGBT)單元如圖1所示，包括一 N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱，多個P型阱之間分別通過溝槽隔離；溝槽內形成有柵氧化層，柵氧化層內填充有多晶硅柵，構成場效應管的柵極；溝槽兩側的P型阱內分別有一 N型有源區(qū)作為場效應管的源極；在P型阱中與N型有源區(qū)相鄰的還有一 P型有源區(qū)用做P型阱的接出端，在外部與源極相連#型外延層的背面有一層P型注入層，作為場效應管的漏極引出端；多晶硅柵極的表面覆蓋有層間氧化介質，層間氧化介質內設有通孔，通孔與N型有源區(qū)和一 P型有源區(qū)接觸。對于靜電保護器件，要求其觸發(fā)電壓應當小于內部被保護器件的損毀電壓(損毀電壓一般是柵氧Gate Oxide擊穿電壓或者器件源漏的擊穿電壓)。而現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管器件在用于靜電保護時，其觸發(fā)電壓不會低于N型外延與P型阱的擊穿電壓，因此其擊穿電壓較高，而且受工藝本身的限制很難調整。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，它可以解決IGBT器件在用于靜電保護時的觸發(fā)電壓太高以致無法保護住內部電路的問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構的技術解決方案為:包括一 N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱，多個P型阱之間被相互隔離；各P型阱內分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極，P型阱內的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離，兩個N型有源區(qū)與P型有源區(qū)源極共同通過通孔與地端相連；N型外延層的背面有一層P型注入層作為場效應管的漏極引出端；各P型阱之間設有柵極；柵極的表面覆蓋有層間氧化介質；所述柵極上方的層間氧化介質內設有一層金屬板，該金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質形成電容結構；多個金屬板相互連接，并通過外部鏈接與場效應管的漏極引出端相連。所述金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的層間氧化介
質厚度。所述金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度不小于3500埃。所述多個P型阱之間被溝槽相互隔離；各溝槽內形成有柵氧化層，柵氧化層內填充有多晶硅柵，各溝槽內的柵氧化層及多晶硅柵構成所述柵極。所述多個P型阱之間被N型外延層相互隔離；各隔離區(qū)的上方有柵氧化層，柵氧化層的上方有多晶硅柵，各隔離區(qū)上方的柵氧化層及多晶硅柵構成所述柵極。本發(fā)明可以達到的技術效果是:本發(fā)明通過對現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管的結構單元從柵氧化層結構上進行優(yōu)化，能夠達到降低場效應管開啟電壓，提升器件泄放電流能力的目的。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明:圖1是現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管的示意圖；圖2是本發(fā)明能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構的示意圖；圖3是本發(fā)明的另一實施例的示意圖；圖4是本發(fā)明的等效電路圖。圖5是采用本發(fā)明的電路圖。
具體實施例方式如圖2所示為本發(fā)明能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構的第一實施例，包括一 N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱，多個P型阱之間分別通過溝槽隔離；各溝槽內形成有柵氧化層，柵氧化層內填充有多晶硅柵，各溝槽內的柵氧化層及多晶硅柵構成場效應管的多晶硅柵極；各P型阱內分別有兩個與溝槽相鄰的N型有源區(qū)作為場效應管的源極；P型阱內的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離，P型有源區(qū)用做P型阱的接出端，在外部與源極相連，兩個N型有源區(qū)與P型有源區(qū)源極共同通過通孔與地端相連；N型外延層的背面有一層P型注入層，作為場效應管的漏極引出端；多晶硅柵極的表面覆蓋有層間氧化介質，層間氧化介質內設有通孔，通孔與N型有源區(qū)和一 P型有源區(qū)接觸；該場效應管為縱向溝槽型絕緣柵場效應管；多晶硅柵極上方的層間氧化介質內設有一層金屬板，該金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質形成電容結構，起到隔離作用；金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的層間氧化介質厚度，且該處的厚度不小于3500A (埃)；多個金屬板相互連接，并通過外部鏈接與場效應管的漏極引出端相連。如圖3所示為本發(fā)明能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構的第二實施例，包括一 N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱，多個P型阱之間分別通過N型外延層隔離；各隔離區(qū)的上方有柵氧化層，柵氧化層的上方有多晶硅柵，各隔離區(qū)上方的柵氧化層及多晶硅柵構成場效應管的多晶硅柵極；各P型阱內分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極；P型阱內的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離，P型有源區(qū)用做P型阱的接出端，在外部與源極相連，兩個N型有源區(qū)與P型有源區(qū)源極共同通過通孔與地端相連#型外延層的背面有一層P型注入層，作為場效應管的漏極引出端；多晶硅柵極的表面覆蓋有層間氧化介質，層間氧化介質內設有通孔，通孔與N型有源區(qū)和一 P型有源區(qū)接觸；該場效應管為橫向溝槽型絕緣柵場效應管；多晶硅柵極上方的層間氧化介質內設有一層金屬板，該金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質形成電容結構，起到隔離作用；金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的層間氧化介質厚度，且該處的厚度不小于3500A (埃)；
多個金屬板相互連接，并通過外部鏈接與場效應管的漏極引出端相連。本發(fā)明的等效電路圖如圖4所示。本發(fā)明的多晶硅柵極上方的金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度不小于3500A，能夠防止金屬板與多晶硅柵之間的隔離太薄，承受不住正常的工作電壓(可應用100V以上)。為了降低絕緣柵場效應管的觸發(fā)電壓，本發(fā)明對其結構進行優(yōu)化，在多晶硅柵上方形成一層額外的金屬板，金屬板與多晶硅柵之間有層間氧化介質隔離形成電容結構，此處的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的介質厚度，且厚度不小于3500A。如圖5所示，當有靜電從靜電端進入時，同時會加到此金屬板上，會在多晶硅柵上耦合電壓，使得溝道開啟形成電流，進而觸發(fā)了 IGBT中寄生的NPN和PNP三極管開啟泄放電流。由于靜電的上升時間是在納秒(ns)級，而正常工作電壓的上升時間是毫秒(ms)級，較靜電的上升時間慢了很多，也不容易在多晶硅柵上耦合電壓，因此使用此電容耦合觸發(fā)的方式，不會導致IGBT器件在正常工作電壓下被誤觸發(fā)。
權利要求
1.一種能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，包括一N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱，多個P型阱之間被相互隔離；各P型阱內分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極，P型阱內的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離，兩個N型有源區(qū)與P型有源區(qū)源極共同通過通孔與地端相連；N型外延層的背面有一層P型注入層作為場效應管的漏極引出端；各？型阱之間設有柵極；柵極的表面覆蓋有層間氧化介質；其特征在于:所述柵極上方的層間氧化介質內設有一層金屬板，該金屬板與多晶娃柵之間的層間氧化介質形成電容結構；多個金屬板相互連接，并通過外部鏈接與場效應管的漏極引出端相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，其特征在于:所述金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的層間氧化介質厚度。
3.根據(jù)權利要求1所述的能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，其特征在于:所述金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度不小于3500埃。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，其特征在于:所述多個P型阱之間被溝槽相互隔離；各溝槽內形成有柵氧化層，柵氧化層內填充有多晶硅柵，各溝槽內的柵氧化層及多晶硅柵構成所述柵極。
5.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，其特征在于:所述多個P型阱之間被N型外延層相互隔離；各隔離區(qū)的上方有柵氧化層，柵氧化層的上方有多晶硅柵，各隔離區(qū)上方的柵氧化層及多晶硅柵構成所述柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結構，包括一N型外延層，N型外延層的頂部形成有多個P型阱；各P型阱之間設有柵極；柵極的表面覆蓋有層間氧化介質；所述柵極上方的層間氧化介質內設有一層金屬板，該金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質形成電容結構；多個金屬板相互連接，并通過外部鏈接與場效應管的漏極引出端相連。所述金屬板與多晶硅柵之間的層間氧化介質的厚度小于其他區(qū)域的層間氧化介質厚度。本發(fā)明通過對現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管的結構單元從柵氧化層結構上進行優(yōu)化，能夠達到降低場效應管開啟電壓，提升器件泄放電流能力的目的。
文檔編號H01L29/423GK103094322SQ20111034015
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月1日
發(fā)明者蘇慶 申請人:上海華虹Nec電子有限公司