一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构制造技术

本发明专利技术公开了一种逆阻型绝缘栅双极晶体管的终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构。其中，背面终端结构具有扩散隔离P+区结构，正面终端结构具有隔离沟槽结构。扩散隔离P+区结构中硼离子扩散深度由扩散时间决定。隔离沟槽结构的深度保证与扩散隔离P+区结构相贯通即可，因此扩散深度减小，从而减小了热预算，降低了横向扩散程度，节约了芯片面积，同时，对沟槽刻蚀技术的高深宽比要求降低，使硼离子的注入和填充工艺难度降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功率半导体器件
，具体涉及一种逆阻型绝缘栅双极晶体管的终端结构。
技术介绍
逆阻型绝缘栅双极型晶体管(RB-IGBT)是一种新型的IGBT器件，它将IGBT元胞结构与耐高压的二极管元胞结构集成到同一个芯片上形成，具有双向耐压能力。常规IGBT的反向阻断能力很差，因为芯片的尺寸是有限的，在切割芯片时，如果切割线穿过了承受高压的PN结，晶格损伤和应力会引起很大的反向漏电流，导致击穿电压和长期稳定性的降低。在常规IGBT正向耐压的基础上，为了实现反向耐压，需要将终端做一定的改进来隔离具有晶格损伤的切割表面。目前扩散隔离是一种非常典型和成熟的隔离技术，如图3所示，该技术方案是在形成元胞之前，首先从元胞正面进行深硼离子注入，然后进行高温离子推进，扩散从正面一直扩散到元胞背面，然后按照传统元胞的正面工艺，形成正面元胞和正面电极；最后是背面工艺，衬底的减薄和注入，并制备背面电极，在反向耐压时，通过N漂移区和深硼(B)扩散的P区形成的PN结来隔离有机械损伤的切割表面，进而实现耐压。但扩散隔离终端的形成需要很长的热预算，并且，由于长时间的热过程，横向扩散比较严重，造成了芯片面积的浪费。沟槽隔离终端是另一种终端结构，沟槽隔离具有很小的终端面积。如图4所示，该技术利用深槽刻蚀形成沟槽，刻蚀深度要求达到集电极层；然后以极小的倾角，将B离子注入到沟槽侧壁；再进行沟槽回填，之后进行常规的IGBT工艺。在反向耐压时，由N漂移区和离子注入的P区形成PN结，来隔离机械切割表面。但高深宽比的沟槽刻蚀和无空洞填充以及侧壁的离子注入提高了工艺要求，使得成本增加。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于以上问题，本专利技术提出一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，在获得反向耐压的同时，解决现有技术中热预算长、成本高和工艺要求高的问题，避免了切割芯片中，切割线穿过承受高压的PN结时晶格损伤和应力引起的大反向漏电流，导致击穿电压和长期稳定性的降低。(二)技术方案基于以上问题，本专利技术提出一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，其中：正面终端结构具有隔离沟槽结构；背面终端结构具有扩散隔离P+区结构。上述扩散隔离P+区结构通过硼离子扩散，高温离子推进形成。其中高温离子推进的温度为1300℃，硼离子扩散深度由扩散时间决定。隔离沟槽结构的形成在扩散隔离P+区结构形成后进行，其制备工艺为首先从逆阻型绝缘栅双极晶体管正面终端结构的上表面刻蚀沟槽，沟槽刻蚀深度需保证与扩散隔离P+区结构相贯通，随后进行硼离子注入，最后对沟槽进行填充。进一步的，本专利技术提出一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，其中：正面终端结构具有扩散隔离P+区结构；背面终端结构具有隔离沟槽结构。上述扩散隔离P+区结构通过硼离子扩散，高温离子推进形成。其中高温离子推进的温度为1300℃，硼离子扩散深度由扩散时间决定。隔离沟槽结构的形成在扩散隔离P+区结构形成后进行，其制备工艺为首先从逆阻型绝缘栅双极晶体管背面终端结构的下表面刻蚀沟槽，沟槽刻蚀深度需保证与扩散隔离P+区结构相贯通，随后进行硼离子注入，最后对沟槽进行填充。(三)有益效果1、本专利技术结合扩散隔离技术和沟槽隔离技术，设计出一种新的逆阻型绝缘栅双极晶体管的终端结构，此结构中扩散隔离P+区结构与隔离沟槽结构相贯通，由于两结构深度都较小，因此扩散隔离技术中的热预算时间短，减小了侧向扩散，从而使得芯片面积减小，芯片成本降低；沟槽刻蚀技术中对高深宽比要求降低，且硼离子的注入和填充工艺难度降低；因此本专利技术可以有效隔离带有晶格损伤的芯片边缘，保证器件的长期稳定性。2、本专利技术提出的终端结构不仅适用于逆阻型绝缘栅双极晶体管，也适用于其他功率器件的终端结构，提高功率器件的性能。附图说明图1为本专利技术一实施例提出的逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构示意图；图2为本专利技术另一实施例提出的逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构示意图；图3为双向耐压绝缘栅双极晶体管的扩散隔离终端结构示意图；图4为双向耐压绝缘栅双极晶体管的沟槽隔离终端结构示意图。【附图标记说明】1-N+源极； 2-P+基极；3-N-漂移区； 4-栅极；5-第一场限环； 6-第二场限环；7-沟道截止区； 8-隔离沟槽结构；9-扩散隔离P+区； 10-P+集电极；11-集电极金属层； 12-刻蚀后氧化层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术对绝缘栅双极晶体管的终端结构进行改进，以克服现有技术中存在的缺陷。一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，正面终端结构具有隔离沟槽结构，背面终端结构具有扩散隔离P+区结构。其中终端结构的扩散隔离P+区通过硼离子扩散，高温离子推进形成。其中终端结构的隔离沟槽结构的制备在扩散隔离P+区结构制备完成后进行，其制备工艺为首先从逆阻型绝缘栅双极晶体管正面终端结构的上表面刻蚀沟槽，沟槽刻蚀深度需保证与扩散隔离P+区结构相贯通，随后进行硼离子注入，最后对沟槽进行填充。进一步的一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，正面终端结构具有扩散隔离P+区结构，背面终端结构具有隔离沟槽结构。其中扩散隔离P+区结构通过硼离子扩散，高温离子推进形成。其中隔离沟槽结构的制备在扩散隔离P+区结构制备完成后进行，其制备工艺为首先从逆阻型绝缘栅双极晶体管背面终端结构的下表面刻蚀沟槽，沟槽刻蚀深度需保证与扩散隔离P+区结构相贯通，随后进行硼离子注入，最后对沟槽进行填充。实施例1图1是本专利技术实施例1中逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构的具体结构图。其具体结构包括N+源极1、P+基区2、N-漂移区3、栅极4、第一场限环5、第二场限环6、沟道截止区7、隔离沟槽8、扩散隔离P+区9、P+集电极10、集电极金属层11和刻蚀后氧化层12。上述逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构的制备流程如下：S1、首先是N-漂移区3的准备，根据不同的电流和电压设计，选择具有不同电阻率的N-漂移区；S2、由于扩散隔离具有较长的热过程，为了避免扩散隔离和沟槽隔离对场限环和元胞结构的影响，先进行背面终端结构扩散隔离P+区9的制备，其为进行硼离子扩散，在1300℃下进行高温离子推进，由于硼离子扩散深度由扩散时间决定，且扩散深度小，不需扩散至正面终端。因此与现有技术相比，热预算时间减小，侧向扩散减小，从而使得芯片面积减小，芯片成本降低；S3、其次进行正面终端隔离沟槽结构8的制备工艺，制备工艺在正面终端结构的上表面进行，首先进行沟槽刻蚀，刻蚀深度保证与背面终端扩散隔离P+区结构9相贯通即可，随后进行硼离子注入和沟槽填充。S4、进行常规终端结构制备工艺的正面结构制备，首先是一次氧化，氧化层厚度在4800A左右，之后进行Ring曝光，在图1中，本实施例示意了两个Ring区域(实际上要根据不同的耐压需求设计Ring的数量和间距，目的是使得终端的电场不会集中，电势分布尽量平缓)；湿法加干法刻蚀氧化层，刻蚀后氧化层12如图1所示；然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，其特征在于：所述正面终端结构具有隔离沟槽结构；所述背面终端结构具有扩散隔离P+区结构。

【技术特征摘要】
1.一种逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，包括正面终端结构和背面终端结构，其特征在于：所述正面终端结构具有隔离沟槽结构；所述背面终端结构具有扩散隔离P+区结构。2.如权利要求1所述的逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，其特征在于，所述隔离沟槽结构位于所述扩散隔离P+区结构下方。3.如权利要求1所述的逆阻型绝缘栅双极晶体管终端结构，其特征在于，所述隔离沟槽结构与所述扩散隔离P+区结构相贯通。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广银，杨飞，朱阳军，卢烁今，谭骥，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11