一种基于截止环的高压大功率IGBT芯片及其设计方法

摘要

本发明涉及一种IGBT芯片及其设计方法，具体涉及一种基于截止环的高压大功率IGBT芯片及其设计方法。截止环分布在终端基本单元及划片槽区域之间，用于与多晶场板或金属场板形成等电位，切断IGBT芯片表面漏电沟道，减少IGBT表面漏电；所述截止环应用在电网高压大功率的IGBT芯片中。本发明电网应用大功率IGBT截止环设计方法，将传统快恢复二极管的终端截止环设计应用于高压大功率IGBT芯片设计，工艺简单，适用不同终端结构IGBT芯片的设计，可行性强。

主权项

一种基于截止环的高压大功率IGBT芯片设计方法，其特征在于，所述方法应用在快恢复二极管中；包括下述步骤：A、设计IGBT芯片的截止环掩膜板；B、设计IGBT芯片的有源区掩模版；C、设计IGBT芯片的多晶掩模版；D、设计IGBT芯片的孔掩模版；E、设计IGBT芯片的金属掩模版；F、设计IGBT芯片的钝化掩模版；所述步骤A中，在截止环区域N型掺杂，在IGBT芯片设计时通过向衬底掺杂完成截止环的场板结构，所述场板结构通过多晶场板、金属场板结构或孔结构与截止环接触，形成等电位；所述步骤B中，有源区与终端区的P‑阱区同时注入，所述有源区的P‑阱区形成MOS结构；终端区的P‑阱区形成终端区场环结构；所述步骤C中，多晶掩模版包含多晶硅，所述多晶硅分布在有源区，栅极区和终端区；有源区多晶硅形成MOS栅结构，栅极区多晶硅为有源区MOS栅结构汇总区域，终端区多晶硅形成终端区的场板结构；所述步骤D中，所述孔掩模版包括孔；所述孔分布在有源区，栅极区和终端区；有源区孔为IGBT芯片发射极引出端；栅极区孔为IGBT芯片栅极引出端；终端区孔为场板与场环接触孔，形成接触场板结构；所述步骤E中，所述金属掩模版包括金属；所述金属分布在有源区，栅极区和终端区；有源区金属为IGBT芯片发射极引出端；栅极区金属IGBT芯片栅极引出端；终端区金属形成终端场板结构；所述步骤F中，所述钝化掩模版包括钝化；所述钝化分布在终端区，有源区，栅极区；终端区钝化为IGBT芯片终端区保护材料，用于隔离和保护芯片；有源区和栅极区钝化开口为IGBT芯片栅焊盘区，用于对IGBT芯片封装，发射极和栅极打线位置；所述IGBT芯片包括终端区，所述终端区包括终端基本单元和截止环；所述截止环分布在终端基本单元及划片槽区域之间，用于与多晶场板或金属场板形成等电位，切断IGBT芯片表面漏电沟道，减少IGBT表面漏电；所述截止环应用在电网高压大功率的IGBT芯片中；所述终端基本单元包括场板、场环、结终端延伸JTE，横向变掺杂VLD、斜面和沟槽；用于减少有源区边缘PN结的曲率，耗尽层横向延伸，增强水平方向的耐压能力；所述IGBT芯片按照功能分为：有源区：称为元胞区，集成IGBT芯片的电流参数；终端区：集成IGBT芯片的耐压参数；栅极区：集成IGBT芯片的开关特性；所述有源区包括N‑衬底区；N‑衬底区表面的栅极氧化层，沉积在栅极氧化层上的多晶硅栅极；栅极氧化层与N‑衬底区之间的P‑阱区；位于P‑阱区与栅极氧化层之间的N+区；位于N‑衬底区下方的背面注入区；位于注入区下方的集电极及位于栅极氧化层上方的发射极；所述栅极区包括栅焊盘区和栅汇流条区；栅内阻串联在所述栅焊盘区和栅汇流条区之间。