[發明專利]一種IGBT芯片終端結構及IGBT芯片終端結構制作方法

在審

• 申請號: 201911333532.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN113097287A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王耀華;金銳;高明超;李立;劉江;潘艷;吳軍民
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，包括：

在N型襯底(1)的正面內部形成P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)；

在P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)正面形成氧化層；

在氧化層的正面形成正面金屬層(9)，并在N型襯底(1)的背面形成背面結構。

2.根據權利要求1所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述在N型襯底(1)的正面形成P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)，包括：

在N型襯底(1)的正面內部采用光刻膠掩膜工藝，并采用離子注入和高溫推結方式形成P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)；

剝離并清洗所述N型襯底(1)正面的光刻膠。

3.根據權利要求2所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)的P型摻雜濃度均為5e17cm^-3～5e18cm^-3；

所述離子注入的劑量為1e14cm^-2～1e15cm^-2；

所述鎮流電阻區(3)的寬度為100～300um。

4.根據權利要求1所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述在P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)正面形成氧化層，包括：

依次采用熱氧化、Ar離子注入、光刻、刻蝕和剝膠工藝在所述N型襯底(1)的正面形成一次場氧化層(4)；

采用熱氧化工藝在所述N型襯底(1)和P型場限環(2)的正面形成柵極氧化層(5)；

依次采用淀積、光刻、刻蝕和剝膠工藝在所述一次場氧化層(4)和柵極氧化層(5)正面形成多晶硅層(6)；

依次采用淀積、光刻、刻蝕和剝膠工藝在所述P型場限環(2)、鎮流電阻區(3)、一次場氧化層(4)和多晶硅層(6)正面形成隔離氧化層(7)；

依次采用淀積、Ar離子注入、光刻、刻蝕和剝膠工藝在所述隔離氧化層(7)正面形成二次場氧化層(8)。

5.根據權利要求4所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述一次場氧化層(4)的邊界為斜坡形狀，斜坡角度為15°～25°，其厚度為1.0um～1.5um。

6.根據權利要求3所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述柵極氧化層(5)的厚度為0.09um～0.15um；

所述多晶硅層(6)的厚度為0.5um～1.0um；

所述隔離氧化層(7)的厚度為1.0um～2.0um；

所述二次場氧化層(8)的邊界為斜坡形狀，斜坡角度為15°～45°，其厚度為2.5um～5.0um；

所述正面金屬層(9)的厚度為2.0um～4.5um。

7.根據權利要求1所述的IGBT芯片終端結構的制作方法，其特征在于，所述在N型襯底(1)的背面形成背面結構，包括：

依次在所述N型襯底(1)的背面形成N型緩沖層(12)、P型集電區(11)和背面金屬層(10)；

所述P型集電區(11)的P型摻雜濃度為1e17cm^-3～3e17cm^-3。

8.一種IGBT芯片終端結構，其特征在于，包括：

設置于N型襯底(1)正面的P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)；以及設置于所述P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)正面的氧化層；設置于所述氧化層正面的正面金屬層(9)；設置于N型襯底(1)背面的背面結構。

9.根據權利要求8所示的IGBT芯片終端結構，其特征在于，所述氧化層包括依次位于所述N型襯底(1)正面的一次場氧化層(4)、柵極氧化層(5)、隔離氧化層(7)和二次場氧化層(8)；

所述柵極氧化層(5)和隔離氧化層(7)之間設有多晶硅層(6)。

10.根據權利要求9所示的IGBT芯片終端結構，其特征在于，所述P型場限環(2)和鎮流電阻區(3)的P型摻雜濃度均為5e17cm^-3～5e18cm^-3；

所述離子注入的劑量為1e14cm^-2～1e15cm^-2；

所述鎮流電阻區(3)的寬度為100～300um；

所述一次場氧化層(4)和二次場氧化層(8)的邊界均為斜坡形狀；

所述一次場氧化層(4)斜坡角度為15°～25°，其厚度為1.0um～1.5um；

所述二次場氧化層(8)的斜坡角度為15°～45°，其厚度為2.5um～5.0um；

所述柵極氧化層(5)的厚度為0.09um～0.15um；

所述多晶硅層(6)的厚度為0.5um～1.0um；

所述隔離氧化層(7)的厚度為1.0um～2.0um；

所述正面金屬層(9)的厚度為2.0um～4.5um。