[發明專利]具有終端環的半導體芯片結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201410545270.0
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104362172B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 王永成;周遜偉;陸陽
• 申請（專利權）人: 杰華特微電子（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 杭州知通專利代理事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 應圣義

一種具有終端環的半導體芯片結構及其制造方法，所述具有終端環的半導體芯片結構包括：半導體基底，所述半導體基底的第一表面具有主芯片區和圍繞主芯片區的終端環，所述主芯片區和終端環表面具有聚合物保護層，所述主芯片區包括半導體襯底內的阱區、位于阱區和半導體襯底表面的層間金屬層和介質層的堆疊結構，所述終端環為對堆疊結構、半導體襯底進行刻蝕形成的溝槽，所述溝槽的深度大于堆疊結構和阱區的總厚度，且所述溝槽暴露出所述主芯片區的阱區側壁。由于溝槽去除了大部分阱區材料，大幅降低主芯片區邊緣的表面感應電場，主芯片區邊緣不容易被擊穿，本發明的終端環的寬度可以縮小為原來的1/3以上，大大降低了終端環的面積。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種具有終端環的半導體芯片結構及其制造方法。

背景技術

目前在高壓芯片的制造過程中，高壓的分離器件在主芯片周圍會留一定寬度的終端保護環(也稱緩沖環)，用于耐壓及降低感應電場。對于中低電壓的分離器件的設計，終端保護環所占的面積不會很大，而且寄生的器件，并不會太多的影響主芯片的可靠性。高壓分離器件高壓端口通常在背面引出，且會在表面產生一定的感應電場，為了減小表面電場強度，要求非常寬的終端緩沖區域以滿足直流和交流的耐壓要求。500V的高壓器件其緩沖區通常超過了120um，緩沖面積占整體芯片面積的比例通常很高。

終端保護環的隔離，傳統工藝采用場氧化層隔離、注入隔離，以及金屬場板或多晶硅場板隔離，其目的就是為了耐壓及減低感應電場對器件有效區域的影響，但是都會引入寄生器件，例如引入寄生電容而影響到器件的交流特性。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種具有終端環的半導體芯片結構及其制造方法，能在保證耐壓的前提下降低終端環的面積，且寄生電容較小。

為解決上述問題，本發明提供一種一種具有終端環的半導體芯片結構，其特征在于，包括：半導體基底，所述半導體基底包括第一表面和相對的第二表面，所述半導體基底的第一表面具有主芯片區和圍繞主芯片區的終端環，所述主芯片區和終端環表面具有聚合物保護層，所述主芯片區包括半導體襯底內的阱區、位于阱區和半導體襯底表面的層間金屬層和介質層的堆疊結構，所述終端環為對堆疊結構、半導體襯底進行刻蝕形成的溝槽，所述溝槽的深度大于堆疊結構和阱區的總厚度，且所述溝槽暴露出所述主芯片區的阱區側壁。

可選的，所述主芯片區為分離器件或芯片。

可選的，所述聚合物保護層橫跨溝槽上方，溝槽內形成完全的空氣隔離式溝槽。

可選的，所述聚合物保護層的材料的介電常數小于等于3。

可選的，所述聚合物保護層的材料為聚酰胺、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚芳基醚、聚芳基醚酮、苯并噁嗪聚合物、苯并環丁烯樹脂、SiLK、聚喹啉其中的一種。

可選的，所述半導體基底的第二表面具有再布線金屬層。

可選的，芯片的劃片道位于所述溝槽內。

本發明實施例還提供了一種具有終端環的半導體芯片結構的制造方法，包括：

提供半導體基底，所述半導體基底包括半導體襯底、位于半導體襯底內的阱區、位于阱區和半導體襯底表面的層間金屬層和介質層的堆疊結構，所述阱區對應的位置為主芯片區；

對半導體基底主芯片區周圍的堆疊結構進行刻蝕，直到暴露出堆疊結構底部的半導體襯底，形成溝槽，所述溝槽的深度大于堆疊結構和阱區的總厚度，且所述溝槽暴露出所述主芯片區的阱區側壁，所述溝槽作為主芯片區的終端環；

在所述堆疊結構和終端環表面形成聚合物保護層。

可選的，形成所述溝槽的工藝為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝或兩者的結合。

可選的，還包括，在所述半導體基底的第二表面形成再布線金屬層。