[发明专利]一种功率芯片终端结构、功率芯片终端结构的制作方法和装置

说明书

本发明提供一种功率芯片终端结构、功率芯片终端结构的制作方法和装置，在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)、截止环(4)和氧化层；在P型场限环(2)、截止环(4)上设置引线孔，基于引线孔在氧化层的正面形成内置场板(6)和截止环金属(9)；在氧化层、内置场板(6)和截止环金属(9)的正面形成钝化层(7)，终端结构不易失效；本发明中内置场板(6)的长度要求不高，降低了设计难度和复杂度；本发明提高了终端结构抗表面电荷玷污能力，降低了功率芯片对电荷的敏感性，进而提高了终端结构的可靠性；本发明工艺简单，与功率芯片传统制造工艺兼容，可实施性强；本发明适用于IGBT、VDMOS、FRD等多种功率芯片。

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种功率芯片终端结构、功率芯片终端结构的制作方法和装置。

背景技术

在功率芯片中，受PN结弯曲等因素的影响，形成局部电场峰值，功率芯片击穿电压远小于理想PN结击穿电压。为了减小局部电场峰值、提高表面击穿电压和可靠性、使功率芯片实际击穿电压更接近理想值，结终端技术因运而生。

功率芯片的终端结构大致可分为延伸型终端结构和截断型终端结构两大类，也有少数功率芯片采用延伸型终端结构和截断型终端结构相结合的结构。其中，延伸型终端结构是在主结边缘处设置一些延伸结构，这些延伸结构实际上起到将主结耗尽区向外展宽的作用，从而降低电场强度最终提高击穿电压。延伸型终端结构通常用于平面工艺，如场板场环、结终端延伸、横向变掺杂、阻性场板。截断型终端结构则是用湿法腐蚀曲面槽、划片及引线焊接后的边缘腐蚀、圆片的边缘磨角、干法刻蚀深槽等手段，将PN结截断并利用截断的形貌影响表面电场分布，再结合良好的表面钝化实现表面击穿的改善，通常适用于台面或刻槽工艺。

延伸型终端结构中的场环存在对表面电荷沾污敏感，终端效率低和设计复杂等缺点，通常与场板搭配使用。场环和场板结合的延伸型终端结构能够有效解决场环对表面电荷沾污敏感、终端效率低的缺点；并且工艺简单，与主工艺兼容，在功率芯片中得到广泛应用。但场环和场板结合的延伸型终端结构在场板末端引入电场峰值，从而导致场氧化层和隔离氧化层容易被击穿，而且场板长度需严格控制，场板长度不足则作用不够，场板长度过长则导致场氧化层和隔离氧化层被击穿，致终端结构易失效。

发明内容

为了克服上述现有技术中终端结构易失效的不足，本发明提供一种功率芯片终端结构、功率芯片终端结构的制作方法和装置，在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)、截止环(4)和氧化层；在P型场限环(2)、截止环(4)上设置引线孔，基于引线孔在所述氧化层的正面形成内置场板(6)和截止环金属(9)；在所述内置场板(6)和截止环金属(9)的正面形成钝化层(7)，终端结构不易失效。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种功率芯片终端结构的制作方法，包括：

在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)、截止环(4)和氧化层；

在P型场限环(2)、截止环(4)上设置引线孔，基于所述引线孔在所述氧化层的正面形成内置场板(6)和截止环金属(9)；

在所述氧化层、内置场板(6)和截止环金属(9)的正面形成钝化层(7)。

所述在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)、截止环(4)和氧化层，包括：

采用氧化、涂胶、曝光、显影、离子注入、去胶和高温退火工艺，在N型衬底(1)的正面形成P型场限环(2)；

然后，采用高温氧化工艺形成场氧化层(3)，且所述场氧化层(3)完全覆盖P型场限环(2)；

之后采用Pocl3气态源、PH3气态源和P2O5固态源结合的扩散工艺，在N型衬底(1)的正面通过刻蚀场氧化层(3)形成截止环(4)；