功率器件場(chǎng)板技術(shù)

功率器件的場(chǎng)板技術(shù)場(chǎng)板技術(shù)是最簡(jiǎn)單的邊緣終端技術(shù)，也是最成功應(yīng)用于各種類型的Si平面器件的，包括二極管，MOSFETs和IGBTs。場(chǎng)板經(jīng)常是由金屬接觸的延伸，場(chǎng)氧化層的重疊或者半絕緣鈍化處理形成。鈍化層的厚度是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，而且必須制造得足夠薄，這樣場(chǎng)板的電場(chǎng)通量就能夠增加主結(jié)附近的耗盡層曲率。然而接近擊穿之時(shí)，氧化層領(lǐng)域就會(huì)變大，從而就會(huì)出現(xiàn)潛在的可靠性問(wèn)題。此外，在SiC器件中也顯示出，重要的氧化注入是可以通過(guò)福勒-諾德海姆隧道領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)并借助下降的SiC-SiO2領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)并借助下降的SiC-SiO2能量勢(shì)壘而小于目前的硅器件(<2MV/cm)。以下是幾種方式的終端技術(shù)：1、金屬場(chǎng)板圖11、金屬場(chǎng)板圖1金屬場(chǎng)板終端技術(shù)金屬場(chǎng)板可以與歐姆接觸電極相連形成接觸式場(chǎng)板或獨(dú)立覆蓋在pn結(jié)終端的絕緣介質(zhì)上而形成浮空?qǐng)霭?，如圖1.5所示。目前大多

使用接觸式金屬場(chǎng)板(圖1(b)),而且需要附加一個(gè)與襯底摻雜類型相

同而摻雜濃度高出襯底很多的溝道截止環(huán)(等位環(huán))。接觸式場(chǎng)板如圖1(b)所示，對(duì)于接觸式場(chǎng)板，場(chǎng)板、絕緣層和半導(dǎo)體構(gòu)成了MIS結(jié)構(gòu)，當(dāng)給P+N結(jié)加反偏電壓時(shí)，場(chǎng)板上的電勢(shì)相對(duì)于n型半導(dǎo)體為負(fù)，使場(chǎng)板、絕緣層和半導(dǎo)體襯底構(gòu)成的MIS結(jié)構(gòu)處于耗盡狀態(tài)。這部分耗盡區(qū)與反偏PN結(jié)的耗盡層連成一體。從而減小了PN結(jié)終端彎曲處的電場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到提高PN結(jié)擊穿電壓的目的。金屬場(chǎng)板的制造工藝非常簡(jiǎn)單，它可以與器件的電極一起形成，而無(wú)須增加單獨(dú)的工藝步驟，并且由于金屬場(chǎng)板對(duì)介質(zhì)層中電荷的吸引作用，使得采用這種終端技術(shù)的器件對(duì)界面電荷(尤其是可動(dòng)電荷)不是很敏感，這點(diǎn)對(duì)于雙極功率器件尤為有利。這一技術(shù)的缺點(diǎn)在于場(chǎng)板邊緣處場(chǎng)板與硅之間的電位差很大，所以此處電場(chǎng)強(qiáng)度較大，擊穿容易在較低電壓時(shí)提前發(fā)生，而且有可能發(fā)生在表面處，因而對(duì)介質(zhì)層的質(zhì)量有較高的要求。因此單獨(dú)使用這一技術(shù)不適用于要求較高擊穿電壓的分立器件，而僅僅適用于較低耐壓(W250V)的分立器件及功率集成電路【7】。2、阻性場(chǎng)板圖2阻性場(chǎng)板終端由于金屬場(chǎng)板技術(shù)會(huì)在場(chǎng)板的末端產(chǎn)生高電場(chǎng)，這就限制了擊穿電壓的提高。針對(duì)這一情況，Clark等人提出了用高電阻率的多晶硅覆蓋于高電場(chǎng)區(qū)的氧化層上（圖2），這樣，場(chǎng)板的兩端分別與p+區(qū)和溝道截止環(huán)相連。在反偏時(shí)，多晶硅中的電位分布是從p+區(qū)到溝道截止環(huán)近似線性上升，而Si/Si02界面處Si表面的電位分布卻上升得更快一些，這樣就得到了兩個(gè)有利的結(jié)果:（1）消除了簡(jiǎn)單金屬場(chǎng)板末端的高電場(chǎng)，使得沿Si表面的電場(chǎng)強(qiáng)度峰值變得平