專利名稱：用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種溝槽型絕緣柵場效應管，具體涉及一種用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
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(nèi)形成有柵氧化層，柵氧化層內(nèi)填充有多晶硅柵，構(gòu)成場效應管的柵極；溝槽兩側(cè)的P型阱內(nèi)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。對于靜電保護器件，要求其觸發(fā)電壓應當小于內(nèi)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(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)，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(nèi)部電路的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)的技術(shù)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(nèi)分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極，P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離#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；所述每個P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)相互短接，并與該P型阱內(nèi)的P型有源區(qū)相連；各柵極均相互短接；其中一個P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)與柵極相連，并經(jīng)過一電阻與接地端相連；其它的P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)直接與接地端相連。所述多個P型阱之間被溝槽相互隔離；各溝槽內(nèi)形成有柵氧化層，柵氧化層內(nèi)填充有多晶硅柵，各溝槽內(nèi)的柵氧化層及多晶硅柵構(gòu)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(gòu)成所述柵極。本發(fā)明可以達到的技術(shù)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(jié)構(gòu)單元從電路上進行優(yōu)化組合，增加柵極電容耦合電路，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(jié)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)明用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)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)明用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)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(nèi)形成有柵氧化層，柵氧化層內(nèi)填充有多晶硅柵，各溝槽內(nèi)的柵氧化層及多晶硅柵構(gòu)成場效應管的柵極；各P型阱內(nèi)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(nèi)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#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；該場效應管為縱向溝槽型絕緣柵場效應管；每個P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)相互短接，并與該P型阱內(nèi)的P型有源區(qū)相連；各柵極均相互短接；其中一個P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)與柵極相連，并經(jīng)過一電阻與接地端相連；其它的P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)直接與接地端相連。如圖3所示為本發(fā)明用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)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(gòu)成場效應管的柵極；各P型阱內(nèi)分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極；P型阱內(nèi)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#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；該場效應管為橫向溝槽型絕緣柵場效應管；每個P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)相互短接，并與該P型阱內(nèi)的P型有源區(qū)相連；各柵極均相互短接；其中一個P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)與柵極相連，并經(jīng)過一電阻與接地端相連；其它的P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)直接與接地端相連。本發(fā)明的等效電路圖如圖4所示。為了降低絕緣柵場效應管的觸發(fā)電壓，本發(fā)明采用柵極電容耦合電路對其進行優(yōu)化，選出一組場效應管單元作為等效電容。如圖5所示，當有靜電從靜電端進入時，同時會在多晶硅柵上耦合電流，此電流經(jīng)過外接電阻到接地端時，會在多晶硅柵上耦合形成電壓，導致用于放電的場效應管單元的溝道開啟形成電流，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(quán)利要求
1.一種用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)，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(nèi)分別有兩個N型有源區(qū)作為場效應管的源極，P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)通過一 P型有源區(qū)隔離；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；各卩型阱之間設有柵極；其特征在于:所述每個P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)相互短接，并與該P型阱內(nèi)的P型有源區(qū)相連；各柵極均相互短接；其中一個P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)與柵極相連，并經(jīng)過一電阻與接地端相連；其它的P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)直接與接地端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)，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(nèi)形成有柵氧化層，柵氧化層內(nèi)填充有多晶硅柵，各溝槽內(nèi)的柵氧化層及多晶硅柵構(gòu)成所述柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)，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(gòu)成所述柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于靜電保護的溝槽型絕緣柵場效應管結(jié)構(gòu)，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(nèi)分別有兩個N型有源區(qū)，兩個N型有源區(qū)通過一P型有源區(qū)隔離；各P型阱之間設有柵極；所述每個P型阱內(nèi)的兩個N型有源區(qū)相互短接，并與該P型阱內(nèi)的P型有源區(qū)相連；各柵極均相互短接；其中一個P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)與柵極相連，并經(jīng)過一電阻與接地端相連；其它的P型阱內(nèi)的N型有源區(qū)直接與接地端相連。本發(fā)明通過對現(xiàn)有的溝槽型絕緣柵場效應管的結(jié)構(gòu)單元從電路上進行優(yōu)化組合，增加柵極電容耦合電路，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H01L29/78GK103094272SQ20111034052
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)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