绝缘栅双极型晶体管终端结构及提高其耐压稳定性的方法与流程

本发明特别涉及一种绝缘栅双极型晶体管终端结构及提高其耐压稳定性的方法，属于半导体器件。

背景技术：

1、绝缘栅双极型晶体管(后续简称igbt)作为一种开关器件，其具有优异的性能。由于工作工程中需要承受高压，即整个器件内部分布有高电场，因此在纵向及横向两个方向均需要有截止区域，保证电场不会穿通到芯片背面和芯片划片道，横向区域的电场截止是通过一个横向尺寸较长的n+区域来进行截止。

2、igbt外侧终端靠近芯片边缘位置有一个n+截止环，用于igbt正向阻断时横向电场的截止作用，防止电场穿通到划片道引起穿通击穿，现有技术通常是通过磷/砷离子注入加高温退火方式形成n+截止环，现有的绝缘栅双极型晶体管终端结构如图1所示，由于磷/砷原子量较大，只能形成一个较浅结的n+截止环，由于结深较浅，横向需要较长的距离，才能保证横向电场安全截止，增加了芯片的横向尺寸，同时由于芯片横向截止位置波动较大，进而影响了耐压的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种绝缘栅双极型晶体管终端结构及提高其耐压稳定性的方法，从而克服现有技术中的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明一方面提供了一种绝缘栅双极型晶体管终端结构，包括：

4、导电衬底，所述导电衬底包括沿第二方向依次设置的集电区、缓冲区和漂移区，所述漂移区内形成有元胞区结构、主结区结构和截止环，所述元胞区结构内具有栅沟槽结构，所述元胞区结构、主结区结构和截止环沿第一方向依次设置，在所述第二方向上，所述截止环的厚度大于所述元胞区结构、所述主结区结构的厚度，所述第二方向与所述第一方向垂直；

5、集电极金属，设置在所述集电区背对所述缓冲区的一侧表面，且与所述集电区电连接；

6、栅极，设置在所述栅沟槽结构内。

7、本发明一方面提供了一种提高绝缘栅双极型晶体管终端结构的耐压稳定性的方法，包括：

8、采用离子注入的方式，自导电衬底的第一表面向所述导电衬底内注入氢离子，形成离子注入区，且使所述离子注入区的深度为缘栅双极型晶体管的漂移区的厚度的60％～80％；

9、对所述离子注入区进行退火处理，从而使所述离子注入区转化形成截止环。

10、本发明另一方面还提供了由所述提高绝缘栅双极型晶体管终端结构的耐压稳定性的方法获得的绝缘栅双极型晶体管终端结构。

11、与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明提供的一种提高绝缘栅双极型晶体管终端结构的耐压稳定性的方法，采用氢离子分阶段注入加低温退火的方式，可以形成结深深度很深的类n+区域(即类n+截止环)，能够大幅缩短截止环区域的横向尺寸、缩小芯片面积，同时保证电场稳定截止，提升bv一致性以及器件的可靠性。

技术特征：

1.一种绝缘栅双极型晶体管终端结构，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管终端结构，其特征在于：所述截止环位于所述漂移区靠近所述导电衬底或所述漂移区外周边缘的边缘区域。

3.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管终端结构，其特征在于：在所述第二方向上所述截止环的厚度为所述漂移区的厚度的60％～80％；

4.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管终端结构，其特征在于：所述元胞区结构包括阱区和发射区，所述集电区、所述主结区结构、所述阱区的导电类型为p型，所述缓冲区、所述漂移区、所述截止环和所述发射区的导电类型为n型。

5.一种提高绝缘栅双极型晶体管终端结构的耐压稳定性的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体包括：逐次向所述导电衬底进行多次氢离子注入，且使所述离子注入的注入能量逐次降低、注入剂量逐次增加，从而形成所述离子注入区。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述离子注入的注入能量为200kev～6mev，注入剂量为5e14～1e15；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述退火处理的退火温度为350℃～450℃、退火时间为30min～60min。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述离子注入区的深度为30μm以上；优选的，所述离子注入区的深度为30μm～90μm；和/或，所述离子注入区的宽度为3μm～10μm。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种绝缘栅双极型晶体管终端结构及提高其耐压稳定性的方法。绝缘栅双极型晶体管终端结构包括：导电衬底，导电衬底包括沿第二方向依次设置的集电区、缓冲区和漂移区，漂移区内形成有元胞区结构、主结区结构和截止环，元胞区结构内具有栅沟槽结构，元胞区结构、主结区结构和截止环沿第一方向依次设置，截止环的厚度大于元胞区结构、主结区结构的厚度；集电极金属，设置在集电区背对缓冲区的一侧表面，且与集电区电连接；栅极，设置在栅沟槽结构内。本发明提供的一种提高绝缘栅双极型晶体管终端结构，能够大幅缩短截止环区域的横向尺寸、缩小芯片面积，同时保证电场稳定截止，提升BV一致性以及器件的可靠性。

技术研发人员：熊志军
受保护的技术使用者：苏州华太电子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27