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1、第32卷第3期电子器件Vol.32No.32009年6月ChineseJournalOfElectronDevicesJun.2009*NewDevelopmentofJunctionTerminationTechniquesforPowerDevices*ZHANGYanfei,WUYu,YOUXuelan,KANGBaowei(LabofPowerSemiconductorDevicesandICs,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abs
2、tract:Newdevelopmentofjunctionterminationtechniquesforsiliconpowersemiconductordevicesarereviewedincludingthefloatingfieldring,thefieldplate,thejunctionterminationextension,thevariationinlateraldoping,theDeepTrenchandthesuperjunctiondevicestermination.Newtermina
3、tionstructure,newprincipleandnewdataarepresented,alsotheirmeritsanddrawbacks,andrangesofapplication.Keywords:powerdevices;junctiontermination;breakdownvoltageEEACC:2560*硅材料功率半导体器件结终端技术的新发展*张彦飞,吴郁,游雪兰,亢宝位(北京工业大学功率半导体器件与功率集成电路研究室,北京100124)摘要:综述了硅材料功率半导体器件常用结终端技术
4、的新发展。介绍了场板、场限环、结终端延伸、横向变掺杂、深槽、超结器件的终端等一系列终端技术发展中出现的新结构、新原理和新数据,并对其优缺点与适用范围进行了说明。关键词:功率器件;结终端;击穿电压中图分类号:TN323.4文献标识码:A文章编号:10059490(2009)03053809在电力电子学领域,功率半导体器件作为关键周边,是有源区内用于承受外高压的PN的附属结部件,其特性对系统性能的实现和改善起着至关重构,而在横向器件中,由于承压PN结两端的电极通要的作用。功率半导体器件最主要的特点之一是其常设
5、置在同一表面上,所以用于提高耐压的结终端阻断高压的能力。根据应用场合的不同,硅器件的部分则往往分布在有源区范围内。击穿电压可以从用于电源的25V以下到用于电力结终端大致可分为延伸型和截断型两大类,也传输和分配的6.5kV以上。有少数结构是二者的结合。前者是在主结边缘处器件阻断高压的能力主要取决于器件结构中特(常是弯曲的)设置一些延伸结构,这些延伸结构实定PN结deeptrench的反偏击穿电压。在功率器际上起到将主结耗尽区向外展宽的作用,从而降低件中,受PN结弯曲或PN结终止处表面非理想因其内的电场强度最终提高击穿电压。这
6、类终端通常[1,2][3]素的影响,反偏PN结击穿电压又受限于发生在表用于平面工艺,如场板(FP)、场限环(FLR)、[4,5][6,7]面附近或结弯曲处局部区域相对于体内平行平面结结终端延伸(JTE)、横向变掺杂(VLD)、阻性[8][9,10][11]提前出现的击穿现象。结终端就是为了减小局部电场板(如掺氧多晶硅(SIPOS))、RESURF场、提高表面击穿电压及可靠性、使器件实际击穿电等。而截断型终端则是用湿法腐蚀曲面槽、划片及压更接近平行平面结理想值而专门设计的特殊结引线焊接后的边缘腐蚀、圆片的边缘磨角、干法刻蚀构
7、。在纵向导电器件中它通常分布在器件有源区的深槽等手段,将PN结截断并利用截断的形貌影响收稿日期:20081203资助基金:国家自然科学基金资助(60676049)作者简介:张彦飞(1983),男,硕士研究生,主要从事功率半导体器件及其结终端技术的研究;吴郁(1970),男,副研究员,主要从事功率半导体器件的教学与研究。第3期张彦飞,吴郁等:硅材料功率半导体器件结终端技术的新发展表面电场分布,再结合良好的表面钝化实现表面击更快些,这样就消除了普通的偏移场板末端的高穿的改善,通常适用于台面或刻槽工艺。电场,使得沿S
8、i表面的电场强度分布变得平坦,且本文主要针对功率器件的这两类终端技术,对任何一处场板电位都低于Si表面,这对增加表面硅器件不同终端结构的新发展给予介绍和总结。其处PN结耗尽区的宽度是有利的。因此,击穿电压中对于新出现的超结(superjunction)器件的终端将能够得到提高。单列一节作专门介绍。另一方
