[发明专利]一种IGBT芯片终端结构及IGBT芯片终端结构制作方法

说明书

本发明提供一种IGBT芯片终端结构及IGBT芯片终端结构制作方法，在N型衬底(1)的正面内部形成P型场限环(2)和镇流电阻区(3)；在P型场限环(2)和镇流电阻区(3)正面形成氧化层；在氧化层的正面形成正面金属层(9)，并在N型衬底(1)的背面形成背面结构，镇流电阻区(3)能够避免空穴电流集中和动态闩锁的发生，从而避免IGBT芯片在关断过程中烧毁失效，同时降低终端结构对应背面的P型集电区(11)的掺杂浓度，降低在IGBT芯片关断过程中的空穴电流密度，进一步提高IGBT芯片的抗动态闩锁能力和过电流关断能力。本发明还通过减小场板台阶处的刻蚀角度实现电场强度的降低，提高IGBT芯片在阻断态时的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种IGBT芯片终端结构及IGBT芯片终端结构制作方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)集合了双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)与金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor，MOSFET)的优良特性，具有输入阻抗高、电压驱动控制、驱动功率小、导通压降小、开关损耗低以及适应高频应用等特点，与其他开关器件相比，是目前最为理想的功率半导体器件，尤其在高压大功率领域具有广阔的应用前景。

在IGBT芯片制造过程中，pn结的形成通过离子注入和扩散工艺进行加工，在IGBT芯片的中间区域，pn结近似于平行平面结，而在IGBT芯片边角区域，会形成柱面或球面的pn结。根据电场的泊松方程计算，导致柱面或球面pn结的击穿电压只有平行平面结的10％～25％。为此，IGBT芯片必须具有终端结构(即结终端区)，降低IGBT芯片边缘柱面结或球面结处的电场强度，提高pn结的耐压水平。目前IGBT芯片采用的终端结构主要采用场板技术，在场板的台阶处存在电场集中效应，在高压状态下带来热电子注入，导致IGBT芯片的可靠性低。另一方面，在IGBT芯片处于导通状态时，从集电极侧注入大量的空穴，在IGBT芯片关断过程中，空穴需要通过正面的有源区元胞抽取，由于终端结构的存在，IGBT芯片边缘部分的大量空穴都流经靠近终端区的元胞，导致空穴电流集中和动态闩锁的发生，IGBT芯片在关断过程中容易烧毁失效。

发明内容

为了克服上述现有技术中IGBT芯片可靠性低且在关断过程中容易烧毁失效的不足，本发明提供一种IGBT芯片终端结构及IGBT芯片终端结构制作方法，在N型衬底(1)的正面内部形成P型场限环(2)和镇流电阻区(3)；在P型场限环(2)和镇流电阻区(3)正面形成氧化层；在氧化层的正面形成正面金属层(9)，并在N型衬底(1)的背面形成背面结构，镇流电阻区(3)能够避免空穴电流集中和动态闩锁的发生，从而避免IGBT芯片在关断过程中烧毁失效。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种IGBT芯片终端结构的制作方法，包括：

在N型衬底(1)的正面内部形成P型场限环(2)和镇流电阻区(3)；

在P型场限环(2)和镇流电阻区(3)正面形成氧化层；

在氧化层的正面形成正面金属层(9)，并在N型衬底(1)的背面形成背面结构。

所述在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)和镇流电阻区(3)，包括：

在N型衬底(1)的正面内部采用光刻胶掩膜工艺，并采用离子注入和高温推结方式形成P型场限环(2)和镇流电阻区(3)；

剥离并清洗所述N型衬底(1)正面的光刻胶。

所述P型场限环(2)和镇流电阻区(3)的P型掺杂浓度均为5e17cm^-3～5e18cm^-3；