[发明专利]电压钳位的超结器件及制造方法

说明书

本申请涉及半导体领域，提供一种电压钳位的超结器件及制造方法。所述超结器件包括有源区和终端区，所述有源区包括源极、栅极和体区，所述终端区包括截止环区，所述终端区集成有平板电容结构和电阻结构，所述平板电容结构与所述电阻结构串联连接构成RC吸收电路；所述RC吸收电路与源极和截止环区相连，用于对超结器件的漏源电压进行电压钳位。本申请在超结器件的终端区集成RC吸收电路，将器件漏源电压钳位在安全电压值范围内，可以减缓器件电压电流振铃，防止器件因过压击穿而损坏；充分利用超结器件终端区芯片面积，不需要额外占用超结器件有源区面积，不会引起超结器件其它参数的退化，提高系统的集成度和可靠性。

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体地涉及一种电压钳位的超结器件以及一种超结器件的制造方法。

背景技术

功率半导体器件在清洁、绿色能源领域广泛应用。传统的功率半导体器件例如MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）器件、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）器件、SGT（Shield GateTrench，屏蔽栅沟槽）器件。超结（Superjunction，简称SJ）器件由于采用电荷平衡耐压层结构，打破了所谓的“硅极限”，相较于传统的功率半导体器件，可显著降低器件的导通电阻，提高系统效率。

随着超结器件的元胞尺寸不断缩小，器件导通电阻不断降低，开关速度不断加快，器件损耗不断降低。超结器件独特的电荷平衡耐压结构，引起器件电容随电压增加而急剧变小，表现出严重的非线性特性。在超结器件开通和关断的过渡过程中，这种非线性特性造成器件漏源电压震荡，严重情况下器件漏源电压会超出器件的安全工作区SOA边界，从而引起器件过压击穿而烧毁。

现有技术主要是在电力电子系统层面，通过在功率器件周围增加吸收缓冲保护电路，从而防止超结器件发生过压击穿而损坏。但是，电力电子系统层面的解决方案具有以下缺陷：一是需要额外增加电阻、电容和二极管等器件组成吸收缓冲电路，增加了系统复杂度，降低了系统的可靠性；二是电阻、电容和二极管具有寄生等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL），容易引起电压电流震荡；三是由电阻、电容和二极管等器件组成的吸收缓冲电路需要额外占据PCB（印制电路板）面积，增加了整个系统的体积。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种电压钳位的超结器件及制造方法。

根据本申请实施方式的第一个方面，提供一种电压钳位的超结器件，包括有源区和终端区，所述有源区包括源极、栅极和体区，所述终端区包括截止环区，所述终端区集成有平板电容结构和电阻结构，所述平板电容结构与所述电阻结构串联连接构成RC吸收电路；所述RC吸收电路与源极和截止环区相连，用于对超结器件的漏源电压进行电压钳位。

进一步地，所述平板电容结构包括N级串联连接的平板电容，每一级平板电容均包括多晶硅场板、金属场板以及层间介质层，其中N为大于1的正整数。

进一步地，每一级平板电容的金属场板通过接触孔与前一级平板电容的多晶硅场板相连，或者每一级平板电容的多晶硅场板通过接触孔与前一级平板电容的金属场板相连。

进一步地，第一级平板电容的多晶硅场板与所述源极相连，第N级平板电容的金属场板与所述截止环区相连。

进一步地，所述电阻结构包括多晶硅电阻和金属电阻，所述多晶硅电阻与金属电阻并联连接。

进一步地，所述多晶硅电阻的一端与所述平板电容结构的多晶硅场板相连，所述多晶硅电阻的另一端与所述截止环区相连；所述金属电阻的一端通过接触孔与所述多晶硅电阻相连，所述金属电阻的另一端与所述截止环区相连。

进一步地，还包括二极管，所述二极管与所述电阻结构并联连接。

进一步地，所述二极管包括由P型多晶硅与N型多晶硅构成的PN结。