具有边界沟槽结构的功率元件制造技术

本发明专利技术是有关于一种具有边界沟槽结构的功率元件，其包含基板、多个晶体管、边界沟槽结构、环卫结构，及导电结构，基板成第一导电性，晶体管的主要结构自第二层体向第一层体方向形成，边界沟槽结构包括形成于基板且围覆晶体管的沟槽，及在沟槽表面的绝缘壁体，环卫结构成第二导电性，且邻接沟槽边界结构相反于晶体管的侧面，导电结构盖覆晶体管、边界沟槽结构，及环卫结构，本发明专利技术的环卫结构配合基板构成二极管，在外界予大电压时为崩溃的区域，以导引电荷自导电结构接地释出，再用绝缘壁体隔绝环卫结构与晶体管，而维持晶体管在正常动作状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率元件，特别是涉及一种具有边界沟槽结构的功率元件。
技术介绍
参阅图1，目前的功率元件包括一块以半导体为主要材料的基板11、多个晶体管12,及一个导电结构13。该基板11包括一层成第一导电性的第一层体111，及一层形成于该第一层体111上的第二层体112，该第二层体112的主要载流子浓度小于该第一层体111的主要载流子浓度，且该第一层体111借由主要载流子浓度高而成导体。 所述晶体管12的主要结构自该第二层体112向该第一层体111方向地形成，每一晶体管12包含一个形成于该第二层体112中成相反于第一导电性的第二导电性的井区123、一个成第一导电性并形成于该井区123上的源极区121，及一个形成于该第二层体112上的栅极结构122，该栅极结构122包括一层形成于该第二层体112上的介电层124，及一层形成于该介电层124上并与该第二层体112及源极区121间隔的导电层125。该导电结构13主要以金属构成而具备导电的特性，并包括多数分别对应地覆盖所述晶体管12的源极区121的导电结构区域131，在业界通常称作接触插塞(contact)，通常，由于所述晶体管12的主要结构彼此间隔排列，且该基板11的第一层体111实质是完整而不被切割的半导体材料例如晶圆或形成于该晶圆上，所以该导电结构13的多数导电结构区域131实质上是彼此连结而使该导电结构13成完整区块的形态。以晶体管的电性作分类，每一晶体管12以该基板11的第一层体111作为漏极(drain),该井区123作为井(well),该源极区121作为源极(source),该栅极结构122作为栅极(gate)。此外，所述晶体管12通过该基板11的第一层体111与所述导电结构区域131而将所述晶体管12彼此并联。以n型晶体管(n-MOSFET)为例，当自该基板11的第一层体111与该栅极结构122的导电层125分别给予预定电压，并将该导电结构13接地(即该源极区121为0伏特)时，来自第一层体111的电压供电荷自该基板11的第一层体111，经该井区123借由来自栅极结构122的电压形成的信道(channel)至该源极区121形成预定电流。该功率元件的所有晶体管12并联而将所述晶体管12的电流汇集并相加。目前的功率元件的主要缺点为若自该漏极结构给予的预定电压过大时，所述晶体管12的栅极结构122的介电层124将承受不住高电压而崩溃(break down)，且由于所述晶体管12为并联，其中一晶体管12崩溃即使所有晶体管12不再能正常运作，造成该功率元件永久失效。由此可见，上述现有的功率元件在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的具有边界沟槽结构的功率元件，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的功率元件存在的缺陷，而提供一种新型结构的具有边界沟槽结构的功率元件，所要解决的技术问题是在提供一种供所含有的晶体管保持正常动作的具有边界沟槽结构的功率元件，非常适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的其包含一块基板及多个晶体管；其中该基板包括一层成第一导电性的第一层体，及一层形成于该第一层体上且主要载流子浓度小于该第一层体的主要载流子浓度的第二层体；每一晶体管的主要结构自该第二层体向该第一层体方向形成，且包括一个远离该第一层体的源极区；所述具有边界沟槽结构的功率元件还包含一个边界沟槽结构、一个环卫结构，及一个导电结构；该边界沟槽结构包括一个自该第二层体表面向该第一层体方向形成且围覆所述晶体管的沟槽，及一个形成在该沟槽表面的绝缘壁体；该环卫结构成相反于该第一导电性的第二导电性，且邻接该沟槽边界结构相反于所述晶体管的侧面地形成于该第二层 体；该导电结构盖覆每一晶体管的源极区、该边界沟槽结构，和该环卫结构。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的具有边界沟槽结构的功率元件,其中所述的该绝缘壁体形成于该沟槽表面并界定一个渠道，该导电结构填覆于该渠道。前述的具有边界沟槽结构的功率元件,其中所述的该绝缘壁体具有一个形成于该沟槽底面的第一部，及一个形成于该沟槽侧周面的第二部，该第一部的厚度不小于该第二部的厚度。前述的具有边界沟槽结构的功率元件,其中所述的该绝缘壁体选自氧化娃、低介电值材料、绝缘材料，及前述的一组合为材料所构成。前述的具有边界沟槽结构的功率元件,其中所述的每一晶体管还包括一个位于该第二层体上的栅极结构，该栅极结构具有一层依序形成该第二层体上的介电层，及一层导电层，该绝缘壁体的第二部的厚度大于该介电层的厚度。前述的具有边界沟槽结构的功率元件，其中所述的该环卫结构包括一个第一区，及一个形成于该第一区中且主要载流子浓度大于该第一区的主要载流子浓度的第二区。前述的具有边界沟槽结构的功率元件，其中所述的该沟槽与该环卫结构的交界面到该环卫结构远离该沟槽的侧面的距离不小于I U m。前述的具有边界沟槽结构的功率元件，其中所述的该环卫结构远离该沟槽的侧面与该第二层体的边缘的间距不小于2 u m。前述的具有边界沟槽结构的功率元件，其中所述的该沟槽结构的沟槽贯穿该第二层体至该第一层体中。借由上述技术方案，本专利技术具有边界沟槽结构的功率元件至少具有下列优点及有益效果利用成第二导电性的环卫结构配合成第一导电性的基板的第一层体构成的二极管，以作为外界给予功率元件过大的电压值的崩溃区域，而将电荷分流至该导电结构并接地而释出，并同时利用该边界沟槽结构的绝缘壁体隔绝该环卫结构与所述晶体管，进而使具有边界沟槽结构的功率元件中的晶体管在功率元件接受较预定电压更大的电压值时不受毁损，及维持其完整性及正常动作。综上所述，本专利技术具有边界沟槽结构的功率元件，其包含基板、多个晶体管、边界沟槽结构、环卫结构，及导电结构，基板成第一导电性，晶体管的主要结构自第二层体向第一层体方向形成，边界沟槽结构包括形成于基板且围覆晶体管的沟槽，及在沟槽表面的绝缘壁体，环卫结构成第二导电性，且邻接沟槽边界结构相反于晶体管的侧面，导电结构盖覆晶体管、边界沟槽结构，及环卫结构，本专利技术的环卫结构配合基板构成二极管，在外界予大电压时为崩溃的区域，以导引电荷自导电结构接地释出，再用绝缘壁体隔绝环卫结构与晶体管，而维持晶体管在正常动作状态。本专利技术在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图I是一剖视示意图,说明以往的一个功率元件；图2是一剖视示意图，说明本专利技术具有边界沟槽结构的功率元件的一较佳实施例；图3 —剖视示意图，说明本专利技术具有边界沟槽结构的功率元件的一沟槽结构的沟槽贯穿该基板的第二层体至该基板的第一层体中。具体实施例方式为更进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有边界沟槽结构的功率元件，其包含：一块基板及多个晶体管；其中该基板包括一层成第一导电性的第一层体，及一层形成于该第一层体上且主要载流子浓度小于该第一层体的主要载流子浓度的第二层体；每一晶体管的主要结构自该第二层体向该第一层体方向形成，且包括一个远离该第一层体的源极区；其特征在于：所述具有边界沟槽结构的功率元件还包含一个边界沟槽结构、一个环卫结构，及一个导电结构；该边界沟槽结构包括一个自该第二层体表面向该第一层体方向形成且围覆所述晶体管的沟槽，及一个形成在该沟槽表面的绝缘壁体；该环卫结构成相反于该第一导电性的第二导电性，且邻接该沟槽边界结构相反于所述晶体管的侧面地形成于该第二层体；该导电结构盖覆每一晶体管的源极区、该边界沟槽结构，和该环卫结构。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永发，徐守一，吴孟韦，陈面国，石逸群，
申请(专利权)人：茂达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：